Eine neue Plattform für Stammzellen und ihre Nachkommen
Spezifische wissenschaftliche Fragestellung der biomedizinischen Forschung erfordern es, Studien oder genetische Manipulationen an bestimmten menschlichen oder tierischen Zelltypen durchzuführen. Bei vielen dieser Zellen, wie z.B primäre Neuronen oder Kardiomyozyten, ist die direkte Entnahme aus lebendem Gewebe problematisch: Wer will sich schon Zellen aus seinem Herzen oder Gehirn entnehmen lassen? Durch die jüngsten Fortschritte im Bereich der Forschung mit pluripotenten Zellen wurde es jedoch möglich, verschiedene spezialisierte Zelltypen aus Stammzellen oder induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) zu gewinnen.
Das neu gegründete Berliner Institut für Gesundheitsforschung (BIH), eine Kooperation des MDC und der Charité, mit seiner translationalen Ausrichtung hat daher eine Serviceeinheit für pluripotente Stammzellen eingerichtet. Die Serviceeinheit besitzt sowohl einen Standort an am MDC unter der Leitung von Dr. Sebastian Diecke als auch einen an der Charité Campus Virchow unter der Leitung von Dr. Harald Stachelscheid. Sie bietet den Wissenschaftlern des BIH, MDC und Charite ebenso wie externen Einrichtungen Unterstützung bei der Arbeit mit pluripotenten Zelllinien. Ein Schwerpunkt ist der Aufbau und die Bereitstellung von Expertise zur Gewinnung und Manipulierung von iPS Zellen.
Laut Sebastian Diecke unterstützt die Serviceeinheit Gruppen nicht nur bei einzelnen Experimenten, sondern legt darüber hinaus einen starken Schwerpunkt auf Ausbildung: „Wir haben bereits Kurse für Gruppen von Studenten, Postdoktoranden und Gruppenleitern durchgeführt und werden diese Aktivitäten in Zukunft noch ausweiten.“ Er fügt hinzu: „Im Moment möchten wir jeden, der sich für das Thema interessiert, ermutigen, einfach entweder mit mir oder Harald Stachelscheid Kontakt aufzunehmen und zu sehen, was möglich ist.“ Die beiden Standorte arbeiten neben der Ausarbeitung und Durchführung des Kursangebots gemeinsam an der Etablierung neuer Protokolle und Techniken zur Genomeditierung, Charakterisierung und Differenzierung.
Sebastian Diecke promovierte am MDC in der Gruppe von Daniel Besser, der nun die am MDC angesiedelte Geschäftsstelle des Deutschen Stammzellennetzwerks führt. In Daniel Bessers Gruppe war Sebastian Diecke in der Grundlagenforschung an embryonalen Stammzellen von Mensch und Maus tätig, bevor er für ein Postgraduiertenstipendium nach Stanford in den USA wechselte. Dort arbeitete er am Cardiovascular Institute (CVI) und konzentrierte sich auf die Modellierung von Krankheitsprozessen mithilfe von induzierten pluripotenten Stammzellen. Außerdem war er am Aufbau und Leitung der Serviceeinheit für pluripotente Stammzellen des CVI beteiligt, die der Einheit ähnelt, die am MDC eingerichtet wird.
„In Stanford habe ich mich hauptsächlich mit unterschiedlichen Formen von Herzerkrankungen beschäftigt, die als Kardiomyopathien bezeichnet werden. Wir lernten, die Verfahren zu optimieren, mit denen Kardiomyozyten aus induzierten pluripotenten Stammzellen entwickelt wurden. Das Ziel besteht darin, die zugrundeliegenden Mechanismen diverser Erkrankungen anhand von isogenen Zelllinien zu untersuchen, die mit modernsten Differenzierungsprotokollen und Genmanipulationstechniken erzeugt wurden und durch nachgeschalteten umfassende Analyse der Genfunktionen auszuarbeiten.
Während seiner Zeit in Stanford hielt Sebastian Diecke Kontakt zum MDC. Als er hörte, dass Berlin ein neues Institut mit Schwerpunkt Translationsforschung – das Berliner Institut für Gesundheitsforschung / Berlin Institute of Health (BIH) – eröffnet, fragte er beim MDC an, ob die Gründung einer Serviceeinheit für pluripotente Stammzellen innerhalb des BIH eine Option sei. Zu dieser Zeit fanden bereits Vorgespräche bezüglich der Einrichtung und Struktur des BIH statt, und es wurde deutlich, dass eine solche Einrichtung eine wertvolle Plattform für Interaktionen und Dienstleistungen für Wissenschaftler am MDC und an der Charité sein würde. Sebastian Diecke brachte die ideale Qualifikation mit, um die neue Einheit am MDC zu leiten.
Die Arbeit mit iPS-Zellen unterscheidet sich vom Einsatz von embryonalen Stammzellen, da Erstere als ethisch unproblematisch gelten und aus nahezu jedem Gewebe des menschlichen Körpers abgeleitet werden können. „In Kombination mit den neuesten Differenzierungs- und Genmanipulationstechniken“, erläutert Sebastian Diecke, „sind sie leistungsstarke Tools für, disease modeling’, ‚tissue engineering’ und Wirkstoff-Screening-Verfahren.“
„Im Moment konzentrieren wir uns darauf, verschiedene neuronale und kardiale Differenzierungsprotokolle zu entwickeln und eine Pipeline für gezielte genetische Manipulationen aufzubauen, darunter Knockout, Überexpressionsstudien oder die Einführung von speziellen Punktmutationen, die mit Erkrankungen in Zusammenhang stehen“, sagt er. „Der Einsatz von isogenen Zelllinien mit definierten genetischen Hintergründen könnte uns dabei helfen, die genauen Mechanismen aufzuklären, die der Entstehung von Symptomen bei diesen Erkrankungen zugrunde liegen.“
Die Serviceeinheit des Standortes MDC ist derzeit in Zimmer 032 im Erdgeschoss des Walter-Friedrich-Hauses auf dem Campus Buch untergebracht. Die Serviceeinheit des Standortes Charité befindet sich im Institutsgebäude Süd des Campus Virchow Klinikum. Verschiedene Dienstleistungen sind bereits verfügbar. Die Serviceeinheit ist bestrebt, neue Kooperationen mit Laboratorien vom BIH, MDC und der Charité zu begründen. Solche Projekte können unterschiedliche Formen annehmen: Eine Gruppe kann einen Mitarbeiter in die Einrichtung entsenden, um ein bestimmtes Stammzellendifferenzierungs- oder Modifizierungsprotokoll zu optimieren, oder man kommt einfach vorbei, um sich beraten zu lassen.
„Ein langfristiges Ziel“, erläutert Sebastian Diecke, „besteht in der Verknüpfung der in Deutschland ansässigen Serviceeinheiten für pluripotente Stammzellen. Über das Deutsche Stammzellennetzwerk sollen solche Partnerschaften vereinfacht werden, indem es Gruppen die Möglichkeit bietet, Wissen über die Arbeit mit verschiedenen Zelltypen auszutauschen und Standards für die verschiedenen Zelllinien festzulegen. Die Ergebnisse verschiedener Laboratorien werden stark von der Art und Weise beeinflusst, wie die Zellen kultiviert und manipuliert werden. Daher sind standardisierte Protokolle aus Gründen der experimentellen Reproduzierbarkeit unumgänglich um die gewonnen Erkenntnisse zwischen einzelnen Instituten auszutauschen und Folgeprojekte zu erarbeiten. “
„Die Arbeit mit menschlichen und tierischen Zellkulturen ist ein entscheidender Schritt in der Erforschung von Genfunktionen und ihres Zusammenhangs mit Erkrankungen“, so Sebastian Diecke. „Die meisten Gruppen müssen irgendwann spezifische Fragestellungen in vitro eingehender analysieren. Die Gründung spezieller Technologie Plattformen ist daher eine Möglichkeit, diese Arbeiten durch bereits vorhandene Expertise zu erleichtern und den Gruppen die Möglichkeit zu geben, ihre zeitnah Projekte auf einem qualitativ hohen Niveau durchzuführen.“
Weitere Informationen und Neuigkeiten sind auf der Webseite der Stammzellserviceeinheit zu finden.
