Nachrichten | Die Zukunft der Keimzellen: Forschende programmieren Zellen bei Krallenaffen um
Primatenzellen zu Vorläufern von Keimzellen umprogrammiert
Forschende an der University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine, der University of Texas at San Antonio und dem Texas Biomedical Research Institute programmierten Blutzellen von Krallenaffen in flexible Stammzellen um und lenkten sie zu Zellen mit Eigenschaften von Spermienvorläufern. Die in eLife veröffentlichte Studie stellt einen wichtigen Fortschritt in der Reproduktionsbiologie dar.
Den Weg zur Erzeugung von Keimzellen ebnen
Das Team programmierte die Zellen in mehreren Phasen zu Vorläufern von Keimzellen um. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Primatenbiologie und zur Entwicklung assistierter Reproduktionstechnologien wie der In-vitro-Gametogenese, also der Herstellung von Spermien oder Eizellen im Labor, ähnlich der Embryonenerzeugung bei der In-vitro-Fertilisation (IVF).
Der Assistenzprofessor der University of Pennsylvania, Kotaro Sasaki, erklärte, dass Forschende bei Mäusen funktionelle Spermien und Eizellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen erzeugen können, sich die Keimzellen von Mäusen jedoch deutlich von menschlichen Keimzellen unterscheiden. Krallenaffen bieten ein Modell, das der menschlichen Biologie näherkommt.
Vorläufer von Keimzellen in Krallenaffenembryonen
Die Forschenden untersuchten zunächst primordialen Keimzellen (PGCs) aus Krallenaffenembryonen, die zuvor noch nicht umfassend charakterisiert worden waren. Sie identifizierten molekulare Marker, mit denen sich die frühen Zellen verfolgen ließen. Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung zeigte die Expression von Genen, die mit frühen Keimzellen und epigenetischen Veränderungen verbunden sind, nicht jedoch von Genen, die später aktiviert werden, wenn Vorläufer von Spermien oder Eizellen zu den Eierstöcken oder Hoden wandern.
Dr. Sasaki sagte, die Ergebnisse stimmten mit einer Keimzell-Umprogrammierung überein, bei der bestimmte Marker abgeschaltet werden und PGCs spätere Entwicklungsstadien durchlaufen können.
Von Blutzellen zu induzierten pluripotenten Stammzellen
Das Team stellte den Prozess anschließend im Labor nach und wandelte zunächst Blutzellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) um, die sich in andere Zelltypen differenzieren können. Der Postdoktorand Yasunari Seita sagte, die Etablierung stabiler Kulturbedingungen für Krallenaffenzellen sei trotz seiner Erfahrung mit Zellkulturen und iPSCs die größte Herausforderung gewesen. Nach wiederholten, durch Studien an Mäusen, Menschen und anderen Organismen angeregten Experimenten entwickelte er eine stabile Methode zur Erzeugung und Aufrechterhaltung von Krallenaffen-iPSCs.
Von iPSCs zu Vorläufern von Keimzellen
Eine Mischung aus Wachstumsfaktoren wandelte 15%–40% der kultivierten Zellen in Zellen mit Eigenschaften von Keimzellvorläufern um. Dr. Sasaki sagte, die Effizienz habe es ermöglicht, die Kulturen über mehrere Passagen mit starkem exponentiellem Wachstum zu vermehren. Die Zellen behielten Keimzellmarker bei, wiesen jedoch keine anderen Marker auf, die mit der Wanderung zu den Keimdrüsen verbunden sind.
Modellierung der Entwicklung von Spermienvorläufern
In der letzten Phase entwickelten die im Labor gezüchteten Zellen Merkmale späterer Keimzellen. Aufbauend auf der 2020-Studie des Teams in Nature Communications kultivierten die Forschenden sie einen Monat lang mit Hodenzellen von Mäusen. Einige Zellen aktivierten Gene, die mit späteren Spermienvorläufern verbunden sind, was auf eine weitere Entwicklung hindeutet.
Ausblick auf die In-vitro-Gametogenese
Dr. Sasaki wies darauf hin, dass die klinische Anwendung der In-vitro-Gametogenese ethische, rechtliche und sicherheitsbezogene Fragen aufwirft. Bevor künftige Anwendungen beim Menschen in Betracht gezogen werden können, ist ein belastbares präklinisches Modell erforderlich.
Die Studie liefert ein neues Primatenmodell für die Forschung und eine Grundlage für reproduktionsmedizinische Technologien. Die weitere Forschung an Krallenaffen könnte auch Fortschritte in der Reproduktionsbiologie und den Neurowissenschaften unterstützen.
Nachrichten | Die Zukunft der Keimzellen: Forschende programmieren Zellen bei Krallenaffen um
Nachrichten | Die Zukunft der Keimzellen: Forschende programmieren Zellen bei Krallenaffen um
Primatenzellen zu Vorläufern von Keimzellen umprogrammiert
Forschende an der University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine, der University of Texas at San Antonio und dem Texas Biomedical Research Institute programmierten Blutzellen von Krallenaffen in flexible Stammzellen um und lenkten sie zu Zellen mit Eigenschaften von Spermienvorläufern. Die in eLife veröffentlichte Studie stellt einen wichtigen Fortschritt in der Reproduktionsbiologie dar.
Den Weg zur Erzeugung von Keimzellen ebnen
Das Team programmierte die Zellen in mehreren Phasen zu Vorläufern von Keimzellen um. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Primatenbiologie und zur Entwicklung assistierter Reproduktionstechnologien wie der In-vitro-Gametogenese, also der Herstellung von Spermien oder Eizellen im Labor, ähnlich der Embryonenerzeugung bei der In-vitro-Fertilisation (IVF).
Der Assistenzprofessor der University of Pennsylvania, Kotaro Sasaki, erklärte, dass Forschende bei Mäusen funktionelle Spermien und Eizellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen erzeugen können, sich die Keimzellen von Mäusen jedoch deutlich von menschlichen Keimzellen unterscheiden. Krallenaffen bieten ein Modell, das der menschlichen Biologie näherkommt.
Vorläufer von Keimzellen in Krallenaffenembryonen
Die Forschenden untersuchten zunächst primordialen Keimzellen (PGCs) aus Krallenaffenembryonen, die zuvor noch nicht umfassend charakterisiert worden waren. Sie identifizierten molekulare Marker, mit denen sich die frühen Zellen verfolgen ließen. Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung zeigte die Expression von Genen, die mit frühen Keimzellen und epigenetischen Veränderungen verbunden sind, nicht jedoch von Genen, die später aktiviert werden, wenn Vorläufer von Spermien oder Eizellen zu den Eierstöcken oder Hoden wandern.
Dr. Sasaki sagte, die Ergebnisse stimmten mit einer Keimzell-Umprogrammierung überein, bei der bestimmte Marker abgeschaltet werden und PGCs spätere Entwicklungsstadien durchlaufen können.
Von Blutzellen zu induzierten pluripotenten Stammzellen
Das Team stellte den Prozess anschließend im Labor nach und wandelte zunächst Blutzellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) um, die sich in andere Zelltypen differenzieren können. Der Postdoktorand Yasunari Seita sagte, die Etablierung stabiler Kulturbedingungen für Krallenaffenzellen sei trotz seiner Erfahrung mit Zellkulturen und iPSCs die größte Herausforderung gewesen. Nach wiederholten, durch Studien an Mäusen, Menschen und anderen Organismen angeregten Experimenten entwickelte er eine stabile Methode zur Erzeugung und Aufrechterhaltung von Krallenaffen-iPSCs.
Von iPSCs zu Vorläufern von Keimzellen
Eine Mischung aus Wachstumsfaktoren wandelte 15%–40% der kultivierten Zellen in Zellen mit Eigenschaften von Keimzellvorläufern um. Dr. Sasaki sagte, die Effizienz habe es ermöglicht, die Kulturen über mehrere Passagen mit starkem exponentiellem Wachstum zu vermehren. Die Zellen behielten Keimzellmarker bei, wiesen jedoch keine anderen Marker auf, die mit der Wanderung zu den Keimdrüsen verbunden sind.
Modellierung der Entwicklung von Spermienvorläufern
In der letzten Phase entwickelten die im Labor gezüchteten Zellen Merkmale späterer Keimzellen. Aufbauend auf der 2020-Studie des Teams in Nature Communications kultivierten die Forschenden sie einen Monat lang mit Hodenzellen von Mäusen. Einige Zellen aktivierten Gene, die mit späteren Spermienvorläufern verbunden sind, was auf eine weitere Entwicklung hindeutet.
Ausblick auf die In-vitro-Gametogenese
Dr. Sasaki wies darauf hin, dass die klinische Anwendung der In-vitro-Gametogenese ethische, rechtliche und sicherheitsbezogene Fragen aufwirft. Bevor künftige Anwendungen beim Menschen in Betracht gezogen werden können, ist ein belastbares präklinisches Modell erforderlich.
Die Studie liefert ein neues Primatenmodell für die Forschung und eine Grundlage für reproduktionsmedizinische Technologien. Die weitere Forschung an Krallenaffen könnte auch Fortschritte in der Reproduktionsbiologie und den Neurowissenschaften unterstützen.
Quelle des Beitrags:
Online zusammengestellt