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Umprogrammierbare Hautstammzellen in der Petrischale

Neue Methode könnte Anzahl an Tierversuchen reduzieren

27.12.2016

Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

Lichtmikroskopische Aufnahme von in der Petrischale gewachsenen Haarfollikel-Stammzellen

Für neue Therapien gegen Hautkrebs müssen Forscher Medikamente an der Haut von Tieren testen. Jetzt haben es Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns aus Köln geschafft, Hautstammzellen von Mäusen in der Petrischale zu züchten. Diese kultivierten Stammzellen könnten in Zukunft viele Tierversuche ersetzen.

Wunden müssen verheilen, ausgefallene Haare ersetzt werden. Dafür braucht es die sogenannten Haarfollikel-Stammzellen in unserer Haut. Sie sitzen an den Haarwurzeln und können sich zu verschiedenen Hautzelltypen ausdifferenzieren. Wenn die Stammzellen nicht mehr richtig gesteuert werden, können Erkrankungen wie Hautkrebs entstehen.

„Wir wollten eine Methode entwickeln, in dem wir die Haarfollikel-Stammzellen und ihre Rolle in der Hautkrebsentstehung untersuchen können“, erklärt Carlos Andrés Chacón-Martínez, Wissenschaftler in der Forschungsgruppe von Sara Wickström am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln. “Normalerweise nutzen wir für diese Untersuchungen Modellorganismen, wie z.B. Mäuse. Aber das erfordert zum einen viele Versuchstiere und zum anderen viele Jahre Forschungsarbeit. Mit unserer neuen Methode können wir die Stammzellen jederzeit in der Petrischale untersuchen. Dadurch benötigen wir weniger Tierversuche.“

Zellen verwandeln sich zurück in Stammzellen

Um Haarfollikel-Stammzellen in der Petrischale wachsen zu lassen, müssen die Wissenschaftler zu Beginn Hautzellen aus der Maus entnehmen. Diese werden in ein dreidimensionales Gel aus Proteinen transferiert, die natürlicherweise in der Haut vorkommen. Um das Wachstum der Stammzellen anzuregen, geben die Forscher verschiedene Stoffe hinzu, die Zellwachstum und Zellüberleben regulieren. Die Stammzellen können dann für lange Zeit in der Petrischale zu überleben.

Die Untersuchungen der Kölner Wissenschaftler zeigen, dass sich sogar schon ausdifferenzierte Zellen mit dieser Methode zu Stammzellen zurück programmieren lassen. „Wir können die Eigenschaften der Haut in der Petrischale nachbilden und zum Beispiel untersuchen wie sich die Zellen verhalten, wenn wir sie UV-Strahlen aussetzen. Es müssen also nicht mehr lebende Mäuse bestrahlt werden. Die Methode kann sehr nützlich sein, um neue Therapien gegen das Altern oder Krebs zu entwickeln“, erklärt Chacón-Martínez.

Menschliche Haut

Jetzt wollen die Forscher das System an menschliche Zellen anpassen. „Wenn wir in der Lage wären, menschliche Haarfollikel-Stammzellen mit unserer Methode wachsen zu lassen, könnte das große Auswirkungen auf die regenerative Medizin haben. Die moderne Medizin kann schon menschliche Haut in der Petrischale wachsen lassen und transplantieren, aber sie bildet keine Haare. Vielleicht können wir mit unserer Methode bald Männern wieder zu vollem Haar verhelfen“, sagt Chacón-Martínez.

Originalveröffentlichung:

Carlos A. Chacón-Martínez, Markus Klose, Catherin Niemann, Ingmar Glauche, Sara A. Wickström; "Hair follicle stem cell cultures reveal self-organizing plasticity of stem cells and progeny"; EMBO J; December 2016

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