Somatischer Zellkerntransfer

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Der somatische Zellkerntransfer bezeichnet in der Genetik den Transfer eines Zellkerns in eine kernlose Zelle zum Zwecke des Klonens.[1] Der somatische Zellkerntransfer ist eine Form der ungeschlechtlichen Vermehrung und eine der drei Methoden zur Erzeugung induzierter pluripotenter Stammzellen.[2] Der somatische Zellkerntransfer ist darunter die einzige Methode zur Erzeugung pluripotenter Stammzellen aus totem Gewebe, wie z. B. gefrorenes oder lyophilisiertes Gewebe.[3]

Prinzip[Bearbeiten]

Der Zellkern einer Zelle enthält die DNA eines Organismus, welche als Vorlage dient. Beim Entfernen des Zellkerns einer Zelle und dem Ersetzen desselben mit einem Zellkern einer anderen Zelle, wird die Vorlage einer Zelle auf eine andere übertragen. Die Zelle und alle Zellen, die sich von dieser durch Zellteilung ableiten, verändern sich daher.

Probleme[Bearbeiten]

Da der Stress für die Zelle und den Zellkern enorm ist, führt dieser Prozess zu einer hohen Sterberate für die Empfängerzellen. Dieser Vorgang kann zur Zeit nicht automatisiert werden und muss manuell unter einem Mikroskop ausgeführt werden, was sehr aufwendig ist. Die Austragungsrate ist aufgrund einer unvollständigen epigenetischen Reprogrammierung in der Eizelle gering. Häufig treten Fehler in der Ausbildung der Plazenta auf, wie z. B. Placentomegalie, verminderte Vaskularisation, Hypoplasie des trophoblastischen Epithels und ein überdurchschnittliches fötales Wachstum.[4][5]

Weil die Spenderzelle eine Körperzelle ist, muss sie künstlich „aktiviert“ werden, um als befruchtete Eizelle arbeiten zu können, denn sie soll anschließend zu einem ganzen Organismus heranwachsen. Die zur Aktivierung führenden biochemischen Prozesse sind noch lange nicht komplett verstanden.

Geschichte[Bearbeiten]

Ein Zellkerntransfer wurde das erste Mal 1895 durch Yves Delage angedacht.[6] Das methodische Vorgehen wurde 1924 durch Hans Spemann vorgeschlagen.[7] Im Jahr 1935 erhielt er den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin,[8] und 1938 erweiterte er seine methodischen Vorschläge ein letztes Mal.[9] Jedoch waren die Methoden erst 1952 ausreichend entwickelt, als ein Transfer von Zellkernen embryonaler Zellen in Fröschen durch Robert Briggs und Thomas J. King erfolgte.[10][11] John Gurdon konnte die vollständige Reprogrammierung der transplantierten Zellkerne zeigen, d. h. aus den differenzierten Zellen konnten induzierte pluripotente Stammzellen gewonnen werden, aus denen sich alle Zelltypen entwickeln konnten.[12][13] Im Jahr 2012 wurde John Gurdon der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin verliehen.

Die erste Veröffentlichung eines somatischen Zellkerntransfers in Säugern erfolgte 1981 durch Karl Illmensee. Diese Ergebnisse konnten jedoch nicht reproduziert werden. Das von Keith Campbell und Ian Wilmut geklonte Schaf Dolly stellte 1997 den ersten bekannten Fall eines geklonten Säugetiers dar.[14] Jedoch wurde erst im Jahr 2002 durch Rudolf Jaenisch bewiesen, dass in den entkernten Spender-Eizellen keine genetische Information vorlag und die Reprogrammierung durch den transplantierten Zellkern erfolgte.[15]

Am 15. Mai 2013 wurde in Cell berichtet, dass es erstmals gelungen sei, im Wege des Zellkerntransfers pluripotente menschliche Stammzellen zu gewinnen und zu spezialisierten Zellen der Bauchspeicheldrüse sowie zu Blut-, Herz-, Leber- und Nervenzellen fortzuentwickeln.[16]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Lütjen-Drecoll E., e.a.: Funktionelle Embryologie: Die Entwicklung der Funktionssysteme des menschlichen Organismus, Schattauer Verlag, 2006, S.171, ISBN 3794524519, hier online
  2. S. Yamanaka, H. M. Blau: Nuclear reprogramming to a pluripotent state by three approaches. In: Nature (2010), Bd. 465(7299), S. 704-12. PMID 20535199; PMCID: PMC2901154.
  3. S. Wakayama, T. Wakayama: Improvement of mouse cloning using nuclear transfer-derived embryonic stem cells and/or histone deacetylase inhibitor. In: Int J Dev Biol. (2010), Bd. 54(11-12), S. 1641-8. PMID 21404185.
  4. C. Palmieri, P. Loi, G. Ptak, L. Della Salda: Review paper: a review of the pathology of abnormal placentae of somatic cell nuclear transfer clone pregnancies in cattle, sheep, and mice. In: Vet Pathol. (2008), Bd. 45(6), S. 865-80. PMID 18984789.
  5. P. Chavatte-Palmer, S. Camous, H. Jammes, N. Le Cleac'h, M. Guillomot, R. S. Lee: Review: Placental perturbations induce the developmental abnormalities often observed in bovine somatic cell nuclear transfer. In: Placenta (2012), Bd. 33 Suppl, S. S99-S104. PMID 22000472.
  6. Jean-Claude C. Beetschen, Jean-Louis L. Fischer: Yves Delage (1854–1920) as a Forerunner of Modern Nuclear Transfer Experiments. In: International Journal of Developmental Biology (2004), Bd. 48, S. 607–12. PMID 15470632. PDF.
  7. Hans Spemann, Hilde Mangold: Über Induktion von Embryonalanlagen durch Implantation artfremder Organisatoren. In Arch. mikr. Anat. und Entw. mech. (1924), Bd. 100, S. 599-638
  8. Nobel Lectures, Physiology or Medicine 1922–1941, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1965
  9. Hans Spemann: Embryonic Development and induction, Hafner Publ. Co., New York 1962, Reprint von 1938.
  10. R. Briggs, T. J. King: Transplantation of Living Nuclei From Blastula Cells into Enucleated Frogs' Eggs. In: Proc Natl Acad Sci U S A (1952), Bd. 38(5), S. 455-63. PMID 16589125; PMC 1063586 (freier Volltext).
  11. Maria A. Di Berardino, Robert G. McKinnell: The Pathway to Animal Cloning and Beyond - Robert Briggs (1911–1983) and Thomas J. King (1921–2000). In: Journal of Experimental Zoology Part a-Comparative Experimental Biology (2004), Bd. 301A, S. 275–9. PMID 15039985.
  12. John B. Gurdon, T. R. Elsdale, M. Fischberg: Sexually mature individuals of Xenopus laevis from the transplantation of single somatic nuclei. In: Nature (1958), Bd. 182(4627), S. 64-5. PMID 13566187.
  13. John Gurdon: Nuclear reprogramming in eggs. In: Nat Med. (2009), Bd. 15(10), S. 1141-4. PMID 19812574.
  14. I. Wilmut, A. E. Schnieke, J. McWhir, A. J. Kind, K. H. Campbell: Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. In: Nature (1997), Bd. 385(6619), S. 810-3. Erratum in: Nature 1997, Bd. 386(6621), S. 200. PMID 9039911.
  15. Konrad Hochedlinger, R. Jaenisch: Monoclonal mice generated by nuclear transfer from mature B and T donor cells. In: Nature (2002), Bd. 415(6875), S. 1035-8. PMID 11875572.
  16. Masahito Tachibana et al.: Human Embryonic Stem Cells Derived by Somatic Cell Nuclear Transfer. In: Cell. Online-Veröffentlichung vom 15. Mai 2013, doi:10.1016/j.cell.2013.05.006