Erstellung von Interspezieschimären mit induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) von Maus, Schwein und Affe

Die Organtransplantation ist eine etablierte Therapie für Patienten mit terminalem Organversagen. Der Bedarf liegt dabei deutlich über der Anzahl der für die Transplantation vorhandenen Organe. Um der großen Diskrepanz zwischen benötigten und verfügbaren Organen für die Organtransplantation in den Menschen entgegenzuwirken, ist es erforderlich, nach Alternativen zu der Allotransplantation (Übertragung von Gewebe oder Organen zwischen zwei Lebewesen der gleichen Spezies) zu suchen. Eine Möglichkeit ist die Erstellung von humanen Organen in einem porzinen Organismus. Der Einsatz von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) könnte die Generierung individualisierter Spenderorgane ermöglichen und die Gefahr einer Abstoßung des Organs minimieren. Hauptzielsetzung dieser Arbeit war die Ermittlung des besten Zeitpunktes für die Chimärenbildung in der frühen Embryonalentwicklung von parthenogenetischen Schweineembryonen mit iPSCs von Javaneraffen. Zunächst wurde die Aggregation in unserem Labor an murinen Embryonen und iPSCs mit erfolgreicher Produktion von lebenden Chimären etabliert. Bei der Übertragung der Versuche auf parthenogenetischen Schweineembryonen zeigte sich, dass das standardmäßig für die Kultivierung der Embryonen genutzte Medium (Porzines Zygoten Medium 3, PZM-3) keine Proliferation der Javaneraffen-iPSCs ermöglichte. Daher wurde die Zugabe von 10 % bis 50 % Stammzellmedium in PZM-3 getestet. Abhängig vom genutzten Medium konnte eine Konzentration von bis zu 25 % Stammzellmedium von 3 Tage alten Embryonen (8-Zell Stadium) toleriert werden. Die Entwicklung zu Blastozysten wurde von Embryonen ab dem Morulastadium (Tag 4) durch die Zugabe von Stammzellmedium nicht mehr negativ beeinflusst. Die Aggregationsrate zwischen parthenogenetischen porzinen Embryonen war dagegen bei 3 Tage alten Embryonen deutlich höher als bei 4 Tage alten Embryonen. Daher wurde die Chimärenbildung von Embryonen und iPS-Zellen mit parthenogenetischen porzinen Embryonen im 8-Zell Stadium (Tag 3) durchgeführt. Bei Aggregaten der Embryonen mit porzinen iPSCs konnte ein deutlich höherer Anteil an iPSC-positiven Blastozysten nachgewiesen werden als bei der Aggregation mit iPSCs von Javaneraffen. Auch eine Proliferation konnte nur bei porzinen iPSCs gezeigt werden. Zusammenfassend konnte durch die in dieser Arbeit durchgeführten Versuche gezeigt werden, dass die Bildung von Interspezieschimären durch Aggregation von porzinen parthenogenetischen Embryonen mit Javaneraffen-iPSCs möglich ist. Es war jedoch notwendig, das verwendete Kulturmedium auf Embryonen und iPS-Zellen abzustimmen, um eine erfolgreiche Chimärenerstellung zu ermöglichen. Die Integration der iPS-Zellen wurde durch die Aggregation mit Tag 3 Präimplantationsembryonen jedoch nicht verbessert. Die Überlebensrate der Javaneraffen-iPSCs nach der Aggregationsmethode war geringer als in vergleichbaren Injektionsversuchen mit Tag 4 porzinen parthenogenetischen Embryonen.