Isolierung und Transplantation mesenchymaler Stammzellen aus Nabelschnurblut

Zusammenfassung

Fragestellung

Es existieren Hinweise, dass mesenchymale, adhärent wachsende, adulte Stammzellen aus Nabelschnurblut prinzipiell zur Differenzierung in mehrere Gewebeentitäten in der Lage sind. Entsprechend groß ist das Interesse an Techniken zur Präparation, Konservierung und Differenzierung mesenchymaler Stammzellen. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir das Schicksal von mesenchymalen Stammzellen aus Nabelschnurblut nach der Transplantation in einen intakten Leberzellverband. Es sollte die Frage geklärt werden, ob mesenchymale Stammzellen im Fremdgewebe überleben, sich vermehren und möglicherweise Eigenschaften des umgebenden Gewebeverbandes annehmen.

Material und Methodik

Mesenchymale Stammzellen wurden aus Nabelschnurblut gewonnen und in das Lebergewebe von 12 SCID-Mäusen transplantiert. Der Verbleib der Stammzellen wurde durch ihre Färbung mit dem Fluoreszenzfarbstoff PKH26 sowohl 7 Tage als auch 21 Tage nach der Transplantation überprüft. Die Expression von humanem Albumin, α1-Antitrypsin, GATA4, α-Fetoprotein, β2-Mikroglobulin und β-Aktin wurde in den Stammzellen vor und nach der Transplantation durch Immunhistochemie und RT-PCR untersucht und verglichen.

Ergebnisse

Nach der Transplantation konnten in allen 12 Mäusen PKH26-positive, fluoreszierende, intakte Zellen nachgewiesen werden. Die Zahl der fluoreszierenden Strukturen war nach 21 Tagen größer als nach 7 Tagen. Die Expression von humanem Albumin konnte durch einen spezifischen monoklonalen Antikörper immunhistochemisch ausschließlich nach der Transplantation nachgewiesen werden. Dieser Befund wurde durch RT-PCR bestätigt.

Schlussfolgerung

Humane mesenchymale Stammzellen aus Nabelschnurblut überleben und proliferieren nach der Transplantation in das Lebergewebe von Mäusen. In diesem Zusammenhang kommt es zu einer Veränderung der Genexpression der Stammzellen, die Ausdruck einer Anpassung an die Wirtszellen ist. Die Ergebnisse lassen hoffen, dass sich Stammzellen aus Nabelschnurblut in der Zukunft für die Entwicklung von speziellen Gewebeentitäten für den Organersatz als geeignet erweisen. Einschränkend muss jedoch festgestellt werden, dass die transplantierten Stammzellen zwar einige lebertypische Marker exprimierten (z. B. Albumin), jedoch nicht alle (z. B. GATA4). Ob dies eine grundsätzliche Einschränkung darstellt oder auf Interspezies-Inkompatibilitäten beruht, müssen weiterführende Untersuchungen zeigen.

Abstract

Purpose

There is evidence that mesenchymal somatic stem cells isolated from cord blood have the capability to differentiate into different tissues. Strategies to isolate, cryopreserve and differentiate mesenchymal stem cells are of high interest. We examined survival, proliferation and transdifferentiation of human mesenchymal stem cells transplanted into healthy mouse livers.

Methods

Mesenchymal stem cells isolated from human cord blood were transplanted into the livers of 12 SCID mice. Liver tissue was stained for stem cells with the fluorescent dye PKH26 7 and 21 days after transplantation. Expression of human albumin, α1-antitrypsin, GATA4, α-fetoprotein, β2 microglobulin and β-actin in stem cells was studied before and after transplantation with immunohistochemistry and RT-PCR.

Results

PKH-positive, fluorescent, intact cells were identified in the livers of all 12 transplanted mice. More PKH26-positive cells were seen after 21 than after 7 days. Expression of human albumin in mouse liver tissue was demonstrated immunohistochemically with a specific monoclonal antibody and confirmed with RT-PCR.

Conclusion

Human mesenchymal stem cells isolated from cord blood can survive, proliferate and transdifferentiate after transplantation into mouse liver tissue. This may have therapeutic applications in the future. It appears that gene expression by the transplanted stem cells adapts to the host tissue. The transplanted stem cells express some, but not all genes typically expressed in liver (for instance albumin but not GATA4). It is not clear whether this is due to an inherent limitation of these stem cells to transdifferentiate or to interspecies incompatibilities between humans and mice.

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