Stammzell-Therapie bei Arthrose: Neue Behandlungsmethoden bei Knieschmerzen | Gut zu wissen | BR
Menschen mit schweren Verbrennungen, Dekubitus oder chronischen Krankheiten wie Diabetes haben das Risiko, Wunden zu entwickeln, die als Hautgeschwüre bekannt sind und sich durch mehrere Hautschichten erstrecken können.
Diese Wunden können nicht nur extrem schmerzhaft sein, sondern auch zu schweren, manchmal tödlichen Infektionen oder Amputationen führen. Typischerweise werden diese Geschwüre durch chirurgisches Transplantieren vorhandener Haut behandelt, um die Wunde abzudecken. Wenn das Geschwür jedoch besonders groß ist, kann es schwierig sein, genügend Haut zu transplantieren. In solchen Fällen können Forscher Hautstammzellen von einem Patienten isolieren, im Labor züchten und sie wieder in den Patienten verpflanzen. Das Verfahren ist jedoch zeitaufwändig, riskant für den Patienten und nicht unbedingt effektiv.
Allein die dramatisch steigenden Diabetesraten unterstreichen die dringende Notwendigkeit, neue wirksame Methoden zur Behandlung von Hautgeschwüren zu entwickeln.
Mein Labor am Salk Institute konzentriert sich auf die Entwicklung von auf Stammzellen basierenden Ansätzen, um Zellen von Typ zu Typ für die regenerative Medizin umzuprogrammieren.
In einem Bericht in der Zeitschrift Natur beschreiben wir eine neue Technik, um die in einer offenen Wunde natürlich vorkommenden Zellen direkt in neue Hautzellen umzuwandeln, indem die verwundeten Zellen in einen stammzellenähnlichen Zustand umprogrammiert werden, in dem die Zellen in einen früheren, flexibleren Zustand zurückkehren, in dem sie sich befinden in verschiedene Zelltypen entwickeln.
Ein Postdoktorand in meinem Labor, Masakazu Kurita, der über Erfahrung in der plastischen Chirurgie verfügt, wusste, dass ein entscheidender Schritt bei der Wundheilung die Migration von Stammzellen-ähnlichen Zellen, den sogenannten basalen Keratinozyten - von nahegelegener, unbeschädigter Haut - in Wunden war.
Basale Keratinozyten sind Vorläufer für viele verschiedene Arten von Hautzellen. Große, schwere Wunden wie Hautgeschwüre haben jedoch keine basalen Keratinozyten mehr. Während diese Wunden heilen, sind die Zellen, die sich in der Region vermehren - so genannte Mesenchymzellen - hauptsächlich am Schließen der Wunde und Entzündungen beteiligt, sie können jedoch keine gesunde Haut aufbauen.
Wir wollten diese Mesenchymzellen in basale Keratinozyten umwandeln, ohne sie jemals aus dem Körper zu nehmen.
Um dies zu erreichen, haben wir die Konzentrationen verschiedener Proteine in den beiden Zelltypen - Mesenchymzellen und Keratinozyten - verglichen, um herauszufinden, was sie unterscheiden, und um herauszufinden, was wir ändern müssen, um einen Zelltyp in den anderen umzuprogrammieren.
Wir haben 55 Proteine identifiziert, die wir als „Reprogrammierungsfaktoren“ bezeichnen, die möglicherweise an der Bestimmung und Aufrechterhaltung der zellulären Identität von basalen Keratinozyten beteiligt sind. Wir führten weitere Experimente zu jedem möglichen Reprogrammierungsfaktor durch und schränkten die Liste auf vier Faktoren ein, die Mesenchymzellen in vitro in Petrischalen in basale Keratinozyten umwandeln würden. Diese Keratinozyten bildeten dann alle in der gesunden neuen Haut vorhandenen Zellen.
Anschließend haben wir die Kraft dieser vier Faktoren zur Behandlung von Hautgeschwüren an Mäusen getestet. Nur 18 Tage nachdem wir eine topische Lösung mit diesen vier Faktoren direkt auf die Geschwüre aufgebracht hatten, sahen wir Heilung. Diese vier Faktoren haben die mesenchymalen Zellen in der Wunde in Keratinozyten umprogrammiert, aus denen sich dann die zahlreichen Zelltypen entwickelten, aus denen sich gesunde Haut zusammensetzt, wodurch die Wunden geschlossen und geheilt werden. Diese Zellen wachsen weiter und verbinden sich mit der umgebenden Haut, selbst bei großen Geschwüren. Als wir die Mäuse drei und sechs Monate später untersuchten, sahen wir, dass die neu erzeugten Zellen wie gesunde Haut funktionierten. Nagetierhaut heilt anders als menschliche Haut, so dass kein Narbengewebe sichtbar war, obwohl es dort hätte sein müssen.
Weitere Anstrengungen sind erforderlich, um die Sicherheit dieses Ansatzes insbesondere auf lange Sicht zu gewährleisten. Als ersten Test des Konzepts sind die Ergebnisse jedoch sehr vielversprechend.
Wir sind optimistisch, dass unser Ansatz ein erster Beweis für das Prinzip der In-vivo-Regeneration eines gesamten dreidimensionalen Gewebes ist, wie der Haut, nicht nur einzelner Zelltypen. Zusätzlich zur Wundheilung könnte unser Ansatz hilfreich sein, um Hautschäden zu reparieren, den Auswirkungen des Alterns entgegenzuwirken und Hautkrebs besser zu verstehen.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation von Juan Carlos Izpisua Belmonte veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.
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