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Stammzellen des Thymus entdeckt

Nr. 38c3 | 22.08.2014

Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum finden den gemeinsamen Vorläufer der kortikalen und medullären Thymus-Epithelzellen.

Thymus-Stammzellen wachsen in der Kulturschale zu kugeligen Gebilden heran, den Thymosphären. Darin differenzieren sich die medullären (grün) und die kortikalen (rot) epithelialen Thymozyten.

Thymus-Stammzellen wachsen in der Kulturschale zu kugeligen Gebilden heran, den Thymosphären. Darin differenzieren sich die medullären (grün) und die kortikalen (rot) epithelialen Thymozyten.
© Sonja Matt, DKFZ

Die meisten Menschen wissen nichts von der Existenz des kleinen, hinter dem Brustbein gelegenen Organs. Jedoch käme ohne den Thymus keine Immunabwehr zustande und unser Körper wäre Viren und Bakterien schutzlos ausgeliefert.

Im Thymus „lernen“ die aus dem Knochenmark eingewanderten T-Zellen des Immunsystems „fremd" (wird attackiert) von „selbst" (wird toleriert) zu unterscheiden. Professor Dr. Bruno Kyewski aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum zeigte bereits vor einigen Jahren, dass im Thymus zu diesem Zweck eine Vielzahl verschiedener Proteine des zahlreichen Geweben des Körpers ausgebildet wird, die den unreifen Immunzellen als Anschauungsmaterial zum Erlernen der Selbst-Toleranz dienen.

In einem mehrstufigen Reifungs- und Selektionsprozess durchwandern die Vorläufer-T-Zellen zunächst die Rinde (Kortex) und dann das Mark (Medulla) des Thymus. Diese beiden Bereiche werden von zwei verschiedenen Linien der Thymus-Epithelzellen (TEZ) gebildet, den kortikalen (kTEZ) und den medullären Thymus-Epithelzellen (mTEZ).

Im Deutschen Krebsforschungszentrum konnten nun Ahmet und Olga Ucar und Kollegen aus den Gruppen von Bruno Kyewski und Thomas Hofmann erstmals direkt nachweisen, dass beide Zelltypen von einem gemeinsamen Vorläufer abstammen. Die Wissenschaftler fanden im Thymus erwachsener Mäuse einen seltenen Zelltyp, der typische Stammzell-Eigenschaften aufweist. Für den Nachweis nutzten sie eine Methode, die auf der Eigenschaft bestimmter gewebespezifischer Stammzellen beruht, in der Kulturschale zu kugelförmigen Gebilden (Sphären) heranzuwachsen, in diesem Fall zu so genannten Thymosphären. Die Sphären-bildenden Zellen teilen sich sehr langsam, dabei entsteht wieder eine Stammzelle (Selbsterneuerung) und eine Vorläuferzelle der epithelialen Thymuszellen, die sich dann zu reifen kTEZ oder mTEZ weiterentwickeln kann.

Überraschenderweise fehlt den Thymus-Stammzellen der Transkriptionsfaktor Foxn1, der als unerlässlich für eine normale Entwicklung des Thymus gilt. Offenbar wird dieser Transkriptionsfaktor erst in späteren Entwicklungsstadien der TEZ benötigt.
 
Die Forscher um Bruno Kyewski konnten auch im Thymus erwachsener Menschen einen seltenen Zelltyp identifizieren, der zu Thymosphären heranwachsen kann und daher als Stammzell-Kandidat gilt. Diese potentiellen Thymus-Stammzellen sollen nun charakterisiert und angereichert werden. Die Wissenschaftler sehen die Chance, mithilfe einer gezielten Zelltherapie mit TEZ-Stammzellen möglicherweise erstmals angeborene oder erworbene Thymusdefekte zu korrigieren und damit Immunschwäche oder Autoimmunerkrankungen zu behandeln. 

Ahmet Ucar, Olga Ucar, Paula Klug, Sonja Matt, Fabian Brunk, Thomas G. Hofmann und Bruno Kyewski: The adult thymus contains FoxN1- epithelial stem cells that are bipotent for medullary and cortical thymic epithelial lineages. Immunity 2014, DOI: 10.1016/j.immuni.2014.07.005

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) ist mit mehr als 3.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Über 1.300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen im DKFZ, wie Krebs entsteht, erfassen Krebsrisikofaktoren und suchen nach neuen Strategien, die verhindern, dass Menschen an Krebs erkranken. Sie entwickeln neue Methoden, mit denen Tumoren präziser diagnostiziert und Krebspatienten erfolgreicher behandelt werden können. Beim Krebsinformationsdienst (KID) des DKFZ erhalten Betroffene, interessierte Bürger und Fachkreise individuelle Antworten auf alle Fragen zum Thema Krebs. Gemeinsam mit Partnern aus den Universitätskliniken betreibt das DKFZ das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) an den Standorten Heidelberg und Dresden, in Heidelberg außerdem das Hopp-Kindertumorzentrum KiTZ. Im Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK), einem der sechs Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung, unterhält das DKFZ Translationszentren an sieben universitären Partnerstandorten. Die Verbindung von exzellenter Hochschulmedizin mit der hochkarätigen Forschung eines Helmholtz-Zentrums an den NCT- und den DKTK-Standorten ist ein wichtiger Beitrag, um vielversprechende Ansätze aus der Krebsforschung in die Klinik zu übertragen und so die Chancen von Krebspatienten zu verbessern. Das DKFZ wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent vom Land Baden-Württemberg finanziert und ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren.

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