Hocheffiziente genetische Markierung von humanen hämatopoetischen Stammzellen durch mRNA-Gentransfer

Stammzellen und ihre Nutzung bei der Regeneration von Geweben sind ein kontrovers diskutierter gegenwärtiger Brennpunkt der Forschung. Das große Potential an Einsatzmöglichkeit reicht über die Therapie von Volkskrankheiten wie Herzinfarkt, Diabetes mellitus, Schlaganfall, bis zur Therapie von Parkinson und infantiler Zerebralparese. Die Gewinnung Stammzellen aus Nabelschurblut ist weltweit etabliert und verspricht aufgrund der immunologischen unreife der Zellen eine bessere Verträglichkeit. Noch bleiben jedoch viele Fragen offen, unter anderem die Differenzierung der Zellen in vivo sowie der Nachweis der Zellen am gewünschten Wirkungsort in vivo-Homingpotential. Um diese Vorgänge genauer differenzieren zu können führten wir eine Markierung von haematopoietic progenitor cells (HPC) und multipotenten mesenchymal stromal cells (MSC) mittels transienter Transfektion mit dem enhanced green fluorescent protein (EGFP) und dem delta low affinity nerve growth receptor (Δ LNGFR) durch. Hierbei wurden die Effizienz der Markierung sowie die Auswirkung auf die Vitalität der Zellen nach Markierung untersucht.

Nach Isolierung der jeweiligen Zellen, CD 34-positive HPC und MSC, wurden die Zellen pro Versuchsreihe mit ΔLNGFR Plasmid, ΔLNGFR mRNA, EGFP Plasmid, EGFP mRNA transfiziert mittels Nucleofektion. Zum Vergleich wurden jeweils ein Teil der Zellen als Leerprobe mock-transfiziert. Nach 1,3,6,8 und 10 Tagen wurde die Expression von ΔLNGFR und EGFP sowie die Vitalität der Zellen mittels Zytometrie bestimmt. Es wurden sowohl für HPC als auch für MSC drei unabhängige Versuchsreihen mit Proben von drei unabhängigen Spendern durchgeführt. Nucleofektion mit mRNA, hier ist eine stabile Transfektion ausgeschlossen, zeigte eine signifikant höhere Transfektionseffizienz im Vergleich zur Transfektion mit Plasmid sowohl für CD34-positive HPC als auch für MSC. Hier zeigten sich Transfektionseffizienzen von > 80 – 90% nach 24h. Außerdem zeigten sich die hocheffiziente Markierung mit mRNA – im Kontrast zur Markierung mit Plasmid nur geringe Verluste in der Vitalität der Zellen nach 24h. Zusammenfassend wird in der vorliegenden Arbeit eine einfach durchzuführende, schnelle, effiziente und nicht toxische Methode zur Markierung von Stammzellen. Diese Methode eignet sich eventuell offene Fragen in der regenerativen Therapie wie bzw. das Homingpotential der Zellen in vivo zu klären und damit eine Beitrag in der Kontroverse über das therapeutische Potential von Stammzellen aus Nabelschnurblut und die Sinnhaftigkeit der Entnahme zu erbringen.