gms | German Medical Science

Fragestellung: 2006 stellte die International Society for Cellular Therapy (ISCT, 1) Minimalkriterien zur Identifizierung von humanen mesenchymalen Stammzellen (MSCs) auf. Es konnte gezeigt werden, dass MSCs immunmodulatorische Eigenschaften besitzen, deren Mechanismen noch nicht vollständig geklärt sind. Daher wurden MSCs in Bezug auf ausgewählte immunologisch relevante Proteine charakterisiert. Zusätzlich sollte die Eignung des Oberflächenproteins CD34 als ein negativer Marker kritisch hinterfragt werden.

Methodik: MSCs wurden aus Beckenkammpunktaten durch Dichtegradientenzentrifugation und anschließende Plastikadhäsion aufgereinigt. Die Charakterisierung der Zellen erfolgte durch Durchflusszytometrie, mRNA-Expressionsanalysen (semiquantitative und quantitative real-time RT-PCR) sowie Differenzierungsstudien (adipogene, chondrogene und osteogene Differenzierung). Die Isolation von CD34-positiven Zellen aus Knochenmark erfolgte durch magnetic-activated cell sorting (MACS).

Ergebnisse: Die im Rahmen dieser Untersuchungen verwendeten Zellen erfüllten alle ISCT-Minimalkriterien für multipotente MSCs. Passagen- und patientenunabhängig hoch exprimierte Oberflächenproteine (über 90%) umfassten u.a. CD13, CD29, CD44, CD73 und CD105, während bei CD90, CD106, CD146 und SSEA4 eine variable Expression zu beobachten war. Diese Befunde korrelierten mit den mRNA-Expressionsanalysen. Die primär auf Zellen des Immunsystems exprimierten Oberflächenantigene CD14, CD15, CD24, CD34 und CD45 konnten extrazellulär nicht nachgewiesen werden (unter 5%). Interessanterweise waren jedoch einige dieser nicht auf der Zelloberfläche exprimierten Antigene intrazellulär und/oder als mRNA-Transkripte nachweisbar. Obwohl CD34 nach in vitro-Kultivierung nicht auf der Oberfläche nachweisbar war, erwiesen sich Zellen, die direkt nach der Knochenmarkentnahme anhand der CD34-Oberflächenexpression isoliert wurden, nach den ISCT-Minimalkriterien ebenfalls als multipotente MSCs. Die Oberflächenexpression dieses Proteins ging in der ursprünglich CD34-positiven Fraktion während der in vitro-Kultivierung verloren; dabei glich sich das gesamte Expressionsmuster der untersuchten Antigene dem konventionell isolierter MSCs an. Gleichzeitig scheinen erste Untersuchungen darauf hinzuweisen, dass das chondrogene Potential dieser Zellen gegenüber dem konventionell isolierter oder als CD34-negative Fraktion isolierten Zellen erhöht ist.

Schlussfolgerung: Wir konnten in MSCs immunologisch relevante und in der Literatur bisher nicht in MSCs beschriebene Faktoren auf mRNA-Ebene und teilweise auch intrazellulär als Protein nachweisen. Diese zeigten auf der Oberfläche keine Expression. Weiterführende Studien sollen nun klären, welche funktionelle Rolle diese Proteine in MSCs haben.