In vitro Differenzierung und Aufreinigung ES-Zell-abgeleiteter neuronaler Vorläuferzellen der Maus

Abstract

Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass das Immunopanning als Verfahren geeignet ist, PSA-NCAM-positive neuronale ES-Zellen zu selektionieren. Es können aus verschiedenen Stadien des mehrstufigen Differenzierungsprotokolls Zellpopulationen gewonnen werden, die bis zu 95 Prozent Neurone beinhalten. Ein Teil der selektionierten Zellen exprimiert den neuroepithelialen Marker Nestin, der jedoch im zeitlichen Verlauf durch das neuronenspezifische β-III-Tubulin ersetzt wird. PSA-NCAM wird offensichtlich über eine Zeitspanne exprimiert, die noch unreife neuroepitheliale Zellen sowie bereits neuronal differenzierte Zellen erfasst. Gliale Marker fanden sich unter den aufgereinigten Zellen nur in sehr geringem Umfang. Unsere Ergebnisse decken sich mit den publizierten Befunden von der Arbeitsgruppe um Rao. Das von dieser Gruppe postulierte bidirektionale neurale Differenzierungskonzept mit einer Aufteilung in PSA-NCAM-positive Zellen, die neuronal differenzieren und PSA-NCAM-negative/A2B5-positive-Zellen mit glialer Determination spiegelt sich auch in den Ergebnissen dieser Arbeit wider. <br /> Nach Immunopanning ließen sich die selektionierten Zellen für 48 Stunden in Medium ohne Wachstumsfaktor kultivieren. Eine kontinuierliche Proliferation dieser Zellpopulation war jedoch auch in Anwesenheit von Wachstumsfaktoren nicht möglich. In einer ersten Pilotstudie wurden PSA-NCAM-positive Zellen in den Hippocampus postnataler Ratten transplantiert. Die Zellen bildeten Cluster mit Neuralrohr-ähnlichen Strukturen sowie Neuropil-artigem Gewebe. Eine Integration der Zellen ins Gehirnparenchym fand nur sehr eingeschränkt statt. Zukünftige Untersuchungen werden klären müssen, ob und unter welchen Bedingungen diese neuronalen Vorläuferzellen weiter vermehrt werden können und welcher Ausreifungsgrad der Zellpräparationen für Transplantationen am besten geeignet ist.<br /> Neben der neuronalen Lineage-Selection bietet PSA-NCAM interessante weitere Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Therapiestrategien für die Behandlung neurologischer Erkrankungen. So scheint PSA-NCAM die Zellkontakte zwischen Zellen untereinander und zur Matrix zu modifizieren, wahrscheinlich über Interaktionen mit anderen Zelladhäsionsmolekülen. Eine Modifikation der PSA-NCAM-Expression könnte es erlauben, Prozesse wie die axonale Zielinnervation, den synaptischen Umbau sowie die Migration von Zellen durch Gewebeverbände positiv zu beeinflussen. Eine zukünftige medizinische Anwendung setzt aber noch weitere gründliche Studien in vitro und im Tiermodell voraus. Dabei gilt es, gewonnene Erkentnisse über Differenzierungsmechansimen und Migration neuronaler Zellen in einen rekonstruktiven Kontext zu stellen.