In-vitro-Differenzierung embryonaler Stammzellen in Neuralleistenderivate – eine mögliche Spenderquelle für den Zellersatz im peripheren Nervensystem

Embryonale Stammzell-abgeleitete neurale Vorläuferzellen haben die Fähigkeit, in eine Vielzahl neuronaler und glialer Subtypen zu differenzieren. Als Ausgangspunkt für die Entwicklung ES Zell-basierter Therapien für Erkrankungen des peripheren Nervensystems (PNS) untersuchten wir zunächst die Expression Neuralleisten-typischer Gene während der Spontandifferenzierung FGF2-abhängiger multipotenter neuraler Vorläufer. 4 Tage nach durch Wachstumsfaktorentzug induzierter Differenzierung wiesen 10±2% der Zellen eine Koexpression von Peripherin beta-III Tubulin auf. Bis zu 2% der Peripherin-positiven Neurone zeigten Immunreaktivität für Brn-3a, eine Markerkombination wie sie typischerweise in peripheren sensorischen Neuronen sowie deren Vorläuferzellen zu finden ist. 3±0,4% der Peripherin-positiven Neurone exprimierten den proneuralen Transkriptionsfaktor MASH1. Diese Markerkombination wird typischerweise in peripheren Neuronen des autonomen Nervensystems beobachtet. Weitere nachgewiesene Neuralleistenzelltypen umfassen SMA- und Nestin-positive Myofibroblasten sowie P0- and p75-exprimierende Schwannzellen. Im weiteren untersuchten wir, ob Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) die Differenzierung von Neuralleistenzellen begünstigen. Neurale Vorläuferzellen, welche mit 10 ng/ml BMP2 behandelt wurden, zeigten eine deutliche Abnahme der neuronalen Differenzierung. Gleichzeitig war jedoch ein relativer Anstieg der Peripherin-positiven Neurone zu verzeichnen (von 21±4% auf 64±5%). BMP2 führte darüber hinaus zu einer vermehrten Ausbildung P0/p75-positiver Schwannzellen. Abhängig von der Zelldichte ließen sich mit BMP-2 weiterhin SMA/Nestin-positive Myofibroblasten oder GFAP-positive Astrozyten induzieren. Unsere Daten zeigen, dass BMP2 in definierten Stadien der ES Zelldifferenzierung die Differenzierung distinkter Neuralleistenphänotypen begünstigt. Als ersten Schritt in Richtung einer therapeutischen Applikation im PNS konnten wir die neuronale Differenzierung und Integration ES Zell-abgeleiteter Neurone in einem organotypischen Darmkulturmodell der Kolonagangliose nachweisen.

Unterstützt durch DFG (Go-1066/1–1) und Gemeinnützige Hertie Stiftung.