Zeitschrift für Stammzellforschung und -therapie

Abstrakt

Morphogenese biologisch aktiver interfollikulärer Epidermis aus aus menschlichen embryonalen Stammzellen gewonnenen Keratinozyten

Rasmussen CA, Schlosser SJ und Allen-Hoffmann BL

Für Patienten mit schweren Verbrennungen oder chronischen Wunden bieten allogene zellbasierte Therapien eine Möglichkeit, die Lebensfähigkeit und Funktion schwer geschädigter Hautgewebe wiederherzustellen. Pluripotente Stammzellen wurden als allogene Quelle für Anwendungen in der regenerativen Medizin vorgeschlagen, wie sie beispielsweise für die Behandlung von Verbrennungen und Wunden erforderlich sind. Letztlich beruht der klinische Nutzen pluripotenter Stammzellen auf der Fähigkeit, die Differenzierung in die gewünschte Zelllinie zu steuern, die entsprechende Gewebebildung zu erleichtern und die gewebespezifische biologische Aktivität zu bestätigen. Wir untersuchten die Fähigkeit von aus menschlichen embryonalen Stammzellen gewonnenen Keratinozyten (hES-DK), eine Morphogenese zu durchlaufen und biologisch aktive interfollikuläre Epidermis zu bilden, und zwar mit Methoden, die routinemäßig zur Entwicklung von Hautersatz für klinische Anwendungen eingesetzt werden. Während der gesteuerten Differenzierung ahmte die geordnete Abfolge der epidermalen Genexpression den Verlauf der fetalen Hautentwicklung nach. Bei Einführung in eine dreidimensionale organotypische Kultur bildeten hES-DK-Zellen ein mehrschichtiges Gewebe mit einer Architektur, die der der interfollikulären Epidermis ähnelte. Im hES-DK-Gewebe waren die Expression und Lokalisierung von Zell-Zell-Adhäsionsproteinen, Markern der terminalen Differenzierung von Keratinozyten im Früh- und Spätstadium sowie Wirtsabwehrpeptiden vergleichbar mit den Mustern, die in keratinisierten, geschichteten Plattenepithelien beobachtet wurden, die aus epidermalen Keratinozyten entstanden. Trotz ähnlicher Gewebemorphologie ergab die Funktionsanalyse, dass hES-DK-Gewebe keine robuste kutane Barrierefunktion zeigten. Es zeigte sich jedoch, dass hES-DK-Gewebe eine antimikrobielle Aktivität besaßen, was den ersten Nachweis biologischer Aktivität in einem keratinisierten, geschichteten Plattenepithel darstellt, das aus einer pluripotenten Stammzellquelle erzeugt wurde. Die erfolgreiche Erzeugung biologisch aktiver, geschichteter Plattenepithelien aus hES stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung eines biotechnologisch hergestellten menschlichen Organs aus hES für den klinischen Einsatz dar.