Das Forschungsvorhaben ist eine Ergänzung des durch das RKI am 20.12.2002 genehmigten Forschungsvorhabens und ist wie dieses auf dem Gebiet der Gewinnung und Transplantation neuraler Vorläuferzellen aus humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) angesiedelt. Das Projekt lässt sich in zwei Teilprojekte untergliedern: Das erste Teilprojekt beinhaltet die optimierte Differenzierung neuraler Zellen aus hES-Zellen sowie deren Charakterisierung mit Hilfe folgender Methoden: Die hES-Zellen werden mit einem selektierbaren Marker- bzw. Reportergen genetisch so modifiziert, dass die Expression dieser Gene nur in Zellen der neuralen Zelllinie erfolgen kann und neurale Zellen auf Grundlage dieser lineage selection-Strategie angereichert werden können Nach Anreicherung neuraler Zellen soll das Transgen dann über Proteintransduktion von Rekombinasen wieder aus entfernt werden. Anschließend soll untersucht werden, ob sich die gewonnenen neuralen Vorläuferzellen durch Ko-Kultivierung mit Zellen aus bestimmten Hirnarealen von Mausembryonen in bestimmte neurale Zelltypen differenzieren lassen. Weiterhin sollen Gene, die die Differenzierungs-, Migrations- und Myelinisierungsfähigkeit der aus hES-Zellen abgeleiteten neuralen Vorläuferzellen verbessern, in diesen überexprimiert werden. Es soll weiterhin überprüft werden, ob angereicherte neurale Zellen, die aus hES-Zellen gewonnen wurden, sich funktionell in das Gehirn von Ratten integrieren können und dort funktionsfähig sind. Die Transplantation neuraler Vorläuferzellen soll in vitro in Gewebekulturen von Hirnschnitten von Ratten, in Gehirne von fötalen Ratten während der späten Fötalentwicklung sowie in neonatale und adulte Ratten erfolgen. Zur Evaluierung der Integrations-, Funktions-, und Reparaturfähigkeit der hES-Zell-abgeleiteten neuralen Zellen sollen diese auch in das Gehirn von Tiermodellen für neurodegenerative Krankheiten transplantiert werden. Für diese Untersuchungen ist die Nutzung von Mausmodellen für die Multiple Sklerose und für metachromatische Leukodystrophy, bei denen bestimmte myelinierende Zellen zerstört werden, sowie für die Huntington’sche Krankheit, bei der bestimmte Neurone des Striatums zerstört werden, vorgesehen. Für den Einsatz im Modell für die metachromatische Leukodystrophie sollen die transplantierten Zellen das krankheitsauslösende, im Tiermodell fehlende Gen exprimieren. Anmerkung: Bei den in fötale Ratten transplantierten Zellen handelt es sich um neurale Vorläuferzellen, die nur noch über ein im Vergleich zu hES-Zellen deutlich eingeschränktes Entwicklungsvermögen verfügen. Die Ratten befinden sich zum Zeitpunkt der Transplantation in einer späten Phase der fötalen Entwicklung. Durch die Vermischung neuraler Zellen aus dem Menschen und der Ratte entsteht zwar ein somatischer Chimärismus. Jedoch selbst eine mögliche funktionale Integration der transplantierten Zellen in das Gehirn der Ratte lässt nach gegenwärtigem Kenntnisstand nicht erwarten, dass sich dadurch hochkomplexe Netzwerke zwischen den Neuronen beider Spezies bilden könnten, die eine über die Leistung der tierischen Spezies hinausgehende Funktion des Zentralnervensystems der Ratte bedingen würden. Das zweite Teilprojekt beinhaltet die Optimierung der Kultivierung von hES-Zellen unter standardisierten, automatisierten Bedingungen. Ziel die reproduzierbare Bereitstellung von hES-Zellen mit stabilen Eigenschaften für die Gewinnung neuraler Vorläuferzellen. Diese sollen dann, unter Testung verschiedener Bedingungen, in neuronale und gliale Zellen differenziert werden. Für eine standardisierte Kultivierung der hES-Zellen ist auch die Nutzung eines miniaturisierten Bioreaktors sowie die Optimierung der notwendigen Kulturbedingungen der Zellen vorgesehen. Ferner ist die Verwendung von Automaten zur besseren Kontrolle und Beurteilung der Zelldifferenzierung geplant. Darüber hinaus soll durch Überexpression von Genen, deren Produkte bei der Aufrechterhaltung von Pluripotenz eine wesentliche Rolle spielt, die Kultivierbarkeit der hES-Zellen verbessert werden. Bei dem Forschungsvorhaben wird mit einer voraussichtlichen Dauer von ca. 5 Jahren gerechnet.
wurde dargelegt, dass wesentliche Fragestellungen aller
