Alternativer Signalweg verbessert die Transplantation von Blutstammzellen
Zur Behandlung zahlreicher Bluterkrankungen werden Gentherapien
eingesetzt. Oft können die Blutstammzellen bei der Transplantation jedoch
nicht ihre Eigenschaften voll ausschöpfen. UZH-Forschende haben nun einen
alternativen Signalweg erforscht, der Abhilfe schaffen könnte.
Blutstammzellen sind seltene Zellen im Knochenmark, die lebenslang die
nötigen Blut- und Immunzellen produzieren und so für die Erneuerung von
Blut und Immunsystem im Körper sorgen. Daher werden sie auch bei
Knochenmarktransplantationen und neuartigen Gentherapien zur Behandlung
zahlreicher Bluterkrankungen eingesetzt. Bei der Gentherapie müssen die
Stammzellen allerdings vor der Transplantation im Labor bearbeitet werden,
wodurch sie einen Teil ihrer Regenerationsfähigkeit verlieren und den
Erfolg der ganzen Behandlung sinken kann.
Um die Aussichten solcher Therapien zu verbessern, suchten Forschende des
Instituts für Regenerative Medizin (IREM) der Universität Zürich nach
neuen Signalwegen, die die Funktion von Blutstammzellen verbessern. Dazu
erforschten sie, wie ein Protein namens «aktiviertes Protein C» (aPC)
menschliche Blutstammzellen beeinflusst. Dabei verglichen sie die Wirkung
von aPC mit derjenigen von Thrombin – ein weiteres Protein, das an der
Blutgerinnung beteiligt ist und über denselben Zellrezeptor, genannt
Protease-aktivierter Rezeptor 1 (PAR1), wirkt.
Derselbe Rezeptor – unterschiedliche Wirkung
«Obwohl beide Moleküle denselben Rezeptor, PAR1, aktivieren, führen sie zu
sehr unterschiedlichen Ergebnissen», sagt Erstautor Simon Pöllmann vom
IREM. «Wir konnten zeigen, dass aPC die Blutstammzellen dabei unterstützt,
in einem ruhenden und geschützten Zustand zu verbleiben.» In diesem als
Quieszenz bezeichneten Ruhezustand teilten sich die mit aPC behandelten
Zellen seltener, sie differenzierten sich weniger häufig vorzeitig zu
spezialisierten Blutzellen und behielten ihre Eigenschaften bei, die für
eine langfristige Stammzellfunktion wichtig sind. Thrombin dagegen führte
zu einer erhöhten Differenzierung der Zellen, was ihr Stammzellpotenzial
verringern kann.
Besonders wichtig war die Beobachtung, dass eine nur einstündige
Behandlung mit aPC die Transplantationsfähigkeit menschlicher
Blutstammzellen verbesserte. Dies zeigte sich im Tiermodell bei der
Transplantation in Mäuse. «Die behandelten Zellen erzeugten mehr
menschliche Blutzellen und zeigten auch nach wiederholter Transplantation
eine bessere Fähigkeit, die Blutbildung aufrechtzuerhalten», erklärt
Letztautorin Ute Modlich, Professorin in der Abteilung Gen- und
Zelltherapie am IREM. Darüber hinaus schützte die Behandlung mit aPC die
Stammzellen vor entzündlichen Signalen, welche sie normalerweise aus ihrem
Ruhezustand heraus aktivieren würden.
Vielversprechende Verbesserung für Therapie
Die Ergebnisse der Studie zeigen damit, dass die Signalübertragung über
das aktivierte Protein C eine vielversprechende Strategie ist, um die
Qualität und Regenerationsfähigkeit menschlicher Blutstammzellen zu
erhalten. Langfristig könnte dieser Ansatz gemäss den Forschenden dazu
beitragen, den Erfolg von Stammzelltransplantationen und Gentherapien zu
verbessern und so Patienten mit Bluterkrankungen zugutekommen.
