Identifizierung und Charakterisierung einer postnatalen Oct4 positiven Zellpopulation in der Maus

Die regenerative Medizin stellt für eine Vielzahl schwerer Erkrankungen eine vielversprechende Perspektive zur kausalen Behandlung derzeit unheilbarer Leiden dar. Trotz aller Forschungsanstrengungen der letzten Jahre ist noch keine Zellpopulation verfügbar, die über ein ausreichendes Entwicklungs- und Differenzierungspotential verfügt und gleichzeitig die erforderliche Sicherheit für eine klinische Anwendung aufweist. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, im postnatalen Organismus eine primitive Stammzellpopulation für regenerative Therapieverfahren zu identifizieren. Als Marker für den undifferenzierten Zellstatus wurde der embryonale Transkriptionsfaktor Oct4 gewählt. Durch den Einsatz der Oct4-EGFP-transgenen Reportermauslinie OG2 ist es gelungen, eine bislang noch nicht bekannte Oct4+-Zellpopulation in der Haut von Mäusen zu beschreiben. An Hodengewebe, das Oct4+-Zellen beherbergt, wurden zunächst alle erforderlichen Methoden etabliert und der transgene Reporter auf seine Zuverlässigkeit überprüft. In der ersten Versuchsphase wurden Herz, Knochenmark, Milz und Haut der Reportermäuse in drei Altersstufen („infantil“, „pubertär“ und „adult“) einer durchflusszytometrischen Reihenuntersuchung unterzogen. In der Haut wurden in allen Altersgruppen ab dem sechsten Tag post natum 7-10 µm große Oct4+EGFP+-Zellen mit rundlicher Morphologie und gleichmäßigen ovalen Zellkernen detektiert. Dabei wiesen Tiere in der vierten Lebenswoche die höchsten Gehalte durch EGFP-Expression grün fluoreszierender Zellen auf. Diese Zellen stellten sich in der FACS-Analyse α6-Integrin+cxcr4+sca1+ dar. Die Expression von Oct4, KLF4, Sox2 und c-myc wurde in der qRT-PCR vergleichend zu Oct4-EGFP--Zellen ermittelt. Der Transkriptionsfaktor Oct4 war dabei der einzige der vier iPS-Zellfaktoren, der von Oct4+EGFP+-Zellen signifikant stärker exprimiert wurde. Um eine mögliche Beteiligung dieser Zellen bei der Geweberegeneration zu untersuchen, wurde die Rückenhaut adulter OG2-Mäuse verwundet und ihr Gehalt Oct4+EGFP+-Zellen drei bzw. sieben Tage nach dem Insult ermittelt. In verwundeter Haut wurden drei Tage nach der Verletzung signifikant höhere Zahlen Oct4+EGFP+-Zellen detektiert als in unverwundeten Tieren. Dabei wiesen näher am Wundrand gelegene Areale weniger dieser Zellen auf als weiter entfernte Hautbereiche. Die altersabhängige Dynamik der Oct4+EGFP+-Zellen und ihr Verhalten nach Verwundung weisen interessante Parallelen zu Abläufen im Haarfollikel während der Haarentwicklung und Wundheilung auf. Die Zellen der Bulge-Region stellen die Stammzellnische des Haarfollikels dar und beteiligen sich an der Re-Epithelisierung verletzter Epidermis. Das Potential Oct4+EGFP+-Zellen zur Ansiedlung abseits ihrer angestammten Gewebenische wurde im Hinterlaufischämiemodell getestet. Dabei wurden Oct4+EGFP+- und Oct4--EGFP--Zellen aus doppelt transgenen OG2-LacZ-Mäusen in die ischämische Oberschenkelmuskulatur immundefizienter Nacktmäuse transplantiert. Nach vier Wochen wurden in mit Oct4+EGFP+-Zellen behandelten Geweben β-Gal+-Strukturen nachgewiesen, die auf eine dauerhafte Ansiedlung dieser Zellen im geschädigten Muskel hinweisen. Die vorliegende Arbeit diente der Erschließung eines primitiven Stammzellpools in adulten Geweben, der gut zugänglich ist und dessen Verwendung für den Patienten nicht mit einem Risiko tumoröser Erkrankungen oder immunologischer Abstoßungsreaktionen verbunden ist. Der Einsatz von patienteneigenem Material, das keiner genetischen Manipulation unterzogen wurde, würde hierbei einen entscheidenden Fortschritt bedeuten. Möglicherweise stellt die hier erstmals beschriebene Oct4+-Zellpopulation in der Haut erwachsener Mäuse eine Grundlage für einen solchen autologen Gewebeersatz dar.