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Schematische darstellung eines Chromosoms.

Zellen mit nur einem Chromosomensatz

Säugetierzellen enthalten üblicherweise zwei Chromosomensätze, jeweils einen von Vater und Mutter. Nur die Keimzellen, also Eizelle und Spermien, haben nur einen Satz. Dass man aber auch Stammzellen von Säugetieren mit nur einem Chromosomensatz künstlich herstellen kann, zeigt eine Studie österreichischer Forscher .

Biologie 08.09.2011

Anton Wutz und Martin Leeb, die beide an der Universität Cambridge arbeiten, hoffen damit, die Funktion von Genen besser untersuchen zu können.

Die Studie:

"Derivation of haploid embryonic stem cells from mouse embryos" von Martin Leeb und Anton Wutz ist in "Nature" erschienen.

Haploid vs. diploid

Die genetische Information, die in den üblicherweise zweifach vorhandenen Chromosomensätzen gespeichert ist, entscheidet darüber, wie sich ein Lebewesen entwickelt.

Um zu verstehen, wie unsere Gene funktionieren, werden diese schon lange in verschiedenen Tiermodellen, wie Fruchtfliege, Zebrafisch oder Maus, verändert bzw. ausgeschaltet. Dann beobachtet man, welchen Effekt diese Veränderung hervorruft und kann so auf die Funktion eines Gens rückschließen.

Allerdings müssen dafür in einem diploiden Chromosomensatz beide Kopien eines Genes getroffen werden. Denn in den meisten Fällen genügt eine intakte Version eines Gens um dessen Funktion sicherzustellen. Bei haploiden Zellen liegt hingegen jeweils nur eine einzige Kopie jedes Gens vor, es ist dort wesentlich einfacher, eine Genfunktion auszuschalten.

Haploide Stammzellen teilen lassen

Schon seit längerem können die Wissenschaftler der Eizelle einer Maus eine Befruchtung vortäuschen und sie so aktivieren, dass sie sich nur mit dem mütterlichen Chromosomensatz beginnt sich zu teilen. Dies geht bis zur Blastozyste, einem sehr frühen Stadium der Embryonalentwicklung. Im Inneren dieses embryonalen Klümpchens befinden sich jene Stammzellen, aus denen sich - wenn beide Chromosomensätze vorhanden sind - der ganze Organismus entwickelt.

"Wir wollten uns anschauen, wie sich embryonale Maus-Stammzellen mit nur einem Chromosomensatz in Kulturbedingungen halten lassen, ob man sie zur Teilung anregen kann und wie sie sich entwickeln", erklärte Anton Wutz.

Der aus Graz stammende Biologe arbeitet seit 2009 am Wellcome Trust Centre für Stammzellforschung der University of Cambridge und hat gemeinsam mit dem ebenfalls aus Österreich stammenden Martin Leeb die nun veröffentlichte Arbeit durchgeführt.

Einfache Sätze machen Laborarbeit einfacher

Erwartet hatten die Wissenschaftler, dass die haploiden Zellen bei der Zellteilung Fehler machen und es ihnen in der Zellkultur schlecht geht, "schließlich haben sie nur das halbe Genom", so Wutz.

Doch dem Forscher und seinem Team ist es gelungen, permanente Kulturen von diesen Zellen zu erzeugen, die die Eigenschaften von "normalen" embryonalen Maus-Stammzellen weitgehend beibehalten und "fast das gleiche Genexpressionsmuster haben wie konventionelle diploide Stammzellen".

Der große Vorteil: diese haploiden Stammzellen sind viel einfacher als normale Säugetier-Stammzellen. An nur einem Chromosomensatz ist die Auswirkung jeder genetischen Veränderung viel leichter abzulesen als bei Zellen mit doppelter genetischer Information.

Die ersten haploiden Säugetier-Stammzellen würden sich daher sehr gut für ein zelluläres System eignen, "um die Stoffwechsel-Wege und Signaltransportwege, die bei der Entwicklung eine Rolle spielen, anzuschauen", so Wutz.

science.ORF.at/APA

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