Plasticity Potential and Asymmetric Divisions of Hematopoietic Stem Cells

• Applicant: Professor Dr. Anthony D. Ho
• Subject Area: Nuclear Medicine, Radiotherapy, Radiobiology
• Term: from 2001 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5304854

Adulte oder somatische Stammzellen, wie z.B. hämatopoetische (HSC) oder neuronale Stammzellen (NSZ) weisen eine ausgeprägte Plastizität aus. Es hat sich herausgestellt, dass die Stammzellen aus Knochenmark nicht nur neue Blutzellen produzieren, sondern auch Zellen verschiedener Körpergewebe wie Knochen, Knorpel, Muskeln, Leber und Nervenzellen. Unsere Hypothese ist, dass das Schicksal somatischer Stammzellen beziehungsweise deren Tochterzellen durch humorale und zelluläre Determinanten des Microenviroments reguliert wird. Das langfristige Schicksal der adulten Stammzellen hängt entscheidend von dem Microenviroment bzw. den umgebenden Zellen ab, in dem die Stammzelle sich angesiedelt hat. Erst Kommunikation mit den umgebenden Zellen führt zur Zellteilung und Differenzierung nach einem gewebespezifischen Reifungsprogramm. Frühere Ergebnisse unserer Gruppen haben gezeigt, dass initiale Zellteilung von Blutstammzellen die asymmetrisch verlaufen, mit Pluripotenzialität und Selbsterneuerungskapazität korrelieren. Ob das Plastizitätspotential dieser Progenitoren auch mit asymmetrischer Zellteilung assoziiert ist, wird in diesem Projekt geprüft. Stammzellen, die sich langsam und initial asymmetrisch teilen, haben möglicherweise ein höheres Plastizitätspotential als symmetrisch teilende Zellen. Ziel des Projektes ist es, optimale in vitro Bedingungen und Gesetzmäßigkeiten für die Trans-Differenzierung von HSC in NSZ zu definieren und umgekehrt. Dazu werden HSC in Bedingungen kultiviert, welche die neuronale Differenzierungsbedingungen favorisieren, bzw. neuronale Vorläuferzellen werden in hämatopoetischen Differenzierungsbedingungen kultiviert. Die sich daraus differnzierenden Zellen werden dann molekulargenetisch und funktionell charakterisiert. Diese Experimente sollen insbesondere auch in einem Human/Schaf in utero-Transplantationsmodel getestet werden. Letzteres dient als in vivo Plattform für die Optimierung der Transprogrammierung somatischer Stammzellen am Beispiel von HSC und NSZ. Damit werden Ansätze für die Stammzelltherapie als Ersatz für bestimmte Organfunktion getestet.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1109: Embryonal and Tissue-Specific Stem Cells - Regenerative Systems for Cell and Tissue Repair
• International Connection: USA
• Participating Persons: Professor Dr. Konrad Beyreuther; Professor Dr. Tobias Hartmann; Dr. Michael Punzel; Professor Esmail Zanjani, Ph.D.