Neoblasten in Turbellarien

Der Erfolg bei der Herstellung humaner embryonaler Stammzellen spornt zur Zeit viele Untersuchungen an und ist auch von öffentlichem Interesse, da sich aus diesen Zellen alle verschiedenen Zelltypen differenzieren können. Die Forschung an humanen Stammzellen ist allerdings aus ethischen und gesellschaftspolitischen Gründen umstritten. Es ist daher notwendig, auch andere Stammzellsysteme zu untersuchen um zu einem besseren Verständnis der grundlegenden molekularen und zellbiologischen Eigenschaften von totipotenten und pluripotenten Zellen zu gelangen. Die Plathelminthen (Plattwürmer) besitzen ein im Tierreich einzigartiges Stammzell-System, dessen Dynamik auch trotz der vieldiskutierten Schlüsselstellung dieser Gruppe an der Basis des Stammbaums der Tiere noch wenig bekannt ist. Für die Untergruppe der Planarien ist bereits gezeigt worden, daß auch in Adulttieren alle Zellen zur Gewebeerneuerung und zur Regeneration von Körperteilen ausschließlich aus offensichtlich totipotenten Stammzellen (sog. Neoblasten) hervorgehen. Wir haben ein ähnliches Stammzell-System auch bei sehr ursprünglichen, wegen ihrer geringer Körpergröße und Zellzahl für viele Experimente besonders gut geeigneten Plathelminthen gefunden. Bei der Art Macostomum sp. haben wir im Rahmen des Projekts mittels Bromodeoxyuridin-Markierung die Verteilung, Wanderung und Differenzierung von S-Phase-Neoblasten untersucht und folgende weitere Aspekte des Systems analysiert: Die Ultrastruktur verschiedener Differenzierungsstadien der Neoblasten; den Verlauf des Zellzyklus (durch S- Phase/Mitose-Doppelmarkierung zusammen mit Arretierung der Mitose in der Metaphase durch Kolchizin); die Dynamik der Zellen in der postembryonalen Entwicklung und in Hunger/Fütterung-Perioden; den Abbau von Zellen durch apoptotische Vorgänge in der regulären Zellerneuerung. Für die zukünftige Markierung sich differenzierender Zellen haben wir monoklonale Antikörper gegen verschiedene Zelltypen von Macrostomum hergestellt (zur Zeit liegen etwa 200 Hybridoma-Klone vor). Außerdem wurde die Regeneration des Muskelsystems nach Abtrennung des Hinterendes mit spezifischer Muskelmarkierung dargestellt und mit der Beschreibung der Embryonalentwicklung dieser Art begonnen. Zum Vergleich wurde bei einer Art der Plathelminthen-Untergruppe Acoela (Convolutriloba longifissura) Anzahl und Verteilung der proliferierenden Zellen analysiert und im Zusammenhang damit die hochspezialisierte asexuelle Fortpflanzungsart dieser Tiere geklärt. Zusammen zeigen diese Studien, dass Stammzellen in zahlreiche unterschiedliche Zelltypen differenzieren und dass wahrscheinlich eine bestimmte Population von Stammzellen in adulten Tieren totipotent bleibt. Das Folgeprojekt kann darauf aufbauend zum besseren Verständnis von Musterbildung und Regeneration und schließlich von Evolutionsprozessen von tierischen Geweben am Ursprung der vielzelligen Tiere beitragen.