Neue Mechanismen der Stammzellregulation

IMBA-Forscher fanden bei Fliegen Gene, deren Fehlen normale Stammzellen zu Tumorstammzellen macht

Wissenschaftler am Wiener Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der ÖAW fanden bei Fliegen Gene, deren Fehlen normale Stammzellen zu Tumorstammzellen macht. Ähnliche Gene existieren auch beim Menschen. Im Wissenschaftsmagazin "Nature" berichten die Forscher über ihre Entdeckung.

Links: Eierstocktumor einer Fliege, die das Protein Mei-P26 nicht produzieren kann. Die Tumorzellen, die aus Stammzellen hervorgegangen sind, in grün. (Foto: IMBA)

Stammzellen sind das Reservoir, aus dem der Organismus kontinuierlich Nachschub an spezialisierten Zellen für die unterschiedlichsten Gewebe bezieht. Seit einigen Jahren ist bekannt, dass Stammzellen nicht nur eine wichtige Rolle bei der Erneuerung und Erhaltung von Geweben spielen, sondern auch einen tödlichen Beitrag zur Krebsentstehung leisten können. Verlieren sie nämlich die Kontrolle über ihre fein regulierte Teilungstätigkeit, können sie zu Tumorstammzellen werden und als solche einen Tumor nicht nur erzeugen, sondern später auch am Leben erhalten. Wie eine normale Stammzelle zur bösartigen Tumorstammzelle wird und wie die Zellteilung in Stammzellen überhaupt reguliert wird, ist noch weitgehend unerforscht.

Stammzellmodell Fliege

Eine Arbeitsgruppe um Jürgen Knoblich und seinen Doktoranden Ralph Neumüller am IMBA hat nun einen wichtigen Beitrag zu diesem komplexen Forschungsgebiet geliefert. Das Team konnte klären, wie Stammzellen bei der Teilung für ungleiche Nachkommen sorgen. Nur eine der beiden Tochterzellen darf nämlich ihren Stammzellcharakter behalten. Die andere stellt ihre Teilungsaktivität ein und spezialisiertsich, um gewebetypische Aufgaben zu übernehmen. Als Modellorganismus diente den Forschern die Taufliege Drosophila, denn, so Knoblich, "bei keinem anderen Organismus verstehen wir Stammzellen so gut wie bei Drosophila."

Mikro-RNAs kontrollieren Genregulation

Im Zentrum des neu entdeckten Mechanismus stehen sogenannte mikro-RNAs - kleine RNA Moleküle, die wichtige Kontrollfunktionen bei der Genregulation übernehmen. Diese mikro-RNAs wurden erst vor einigen Jahren entdeckt, ihre Entdeckung wurde 2006 mit dem Nobelpreis belohnt. Durch Untersuchungen des Eierstockgewebes von Fliegen konnten die IMBA-Forscher aufklären, wie Stammzellen diese mikro-RNAs in einer ihrer Tochterzellen inaktivieren, die Teilungsrate der Zelle damit bremsen und ihren Stammzellcharakter beseitigen. Ein Protein mit der Bezeichnung Mei-P26 wird spezifisch in den spezialisierten Tochterzellen eingeschaltet und bindet an die Maschinerie, die mikro-RNAs brauchen, um andere Gene zu regulieren. Diese Verbindung blockiert die mikro-RNAs und die Zelle verliert ihren Stammzellcharakter. Besonders aufschlussreich wird es, wenn Mei-P26 fehlt. In diesem Fall behalten beide Tochterzellen nach der Teilung ihren Stammzellcharakter. Es kommt zu unkontrollierten Zellteilungen, schließlich entsteht ein Tumor.

Homologe Gene beim Menschen

Die neuen Erkenntnise knüpfen an frühere Forschungsarbeiten der Gruppe von Jürgen Knoblich an. Mei-P26 ist verwandt mit dem Gen Brat, das eine sehr ähnliche Funktion im Nervensystem ausübt. Wie das Team vor zwei Jahren zeigte (Cell vom 24.3.2006, Presseinformation), führen Defekte im Brat-Gen zu einer unkontrollierten Wucherung im Gehirn der Fliege und letztendlich zum Tod durch den Tumor. Besonders spannend für die IMBA-Forscher: Mei-P26 und Brat gibt es auch beim Menschen. Jürgen Knoblich dazu: "Die Erforschung der entsprechenden Gene könnte klären, wie menschliche Stammzellen Tumore bilden. Die Erkenntnisse könnten uns Werkzeuge in die Hand geben, mit denen wir die Teilung und Spezialisierung von menschlichen Stammzellen für therapeutische Zwecke steuern können."

IMBA

Das IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften kombiniert Grundlagen- und angewandte Forschung auf dem Gebiet der Biomedizin. Interdisziplinär zusammengesetzte Forschergruppen bearbeiten funktionsgenetische Fragen, besonders in Zusammenhang mit der Krankheitsentstehung. Ziel ist es, das erworbene Wissen in die Entwicklung innovativer Ansätze zur Prävention, Diagnose und Therapie von Krankheiten einzubringen.

IMP- IMBA Research Center

Zwischen dem Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP), das 1988 von Boehringer Ingelheim gegründet wurde, und dem seit 2003 operativen Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IMBA) wurde eine enge Forschungskooperation vereinbart. Unter dem Namen "IMP-IMBA Research Center" greifen die beiden Institute auf eine gemeinsame Infrastruktur im wissenschaftlichen und administrativen Bereich zu. Die beiden Institute beschäftigen insgesamt etwa 400 Mitarbeiter aus 30 Nationen und sind Mitglied des Campus Vienna Biocenter.


Publikation:
Neumüller et. al.:Mei-P26 regulates microRNAs and cell growth in the Drosophila ovarian stem cell lineage. Publiziert am 4. Juni 2008 online in Nature (DOI:10.1038/nature07014).
http://dx.doi.org/10.1038/nature07014


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Dr. Heidemarie Hurtl
IMP-IMBA Communications
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