Forscher der Texas A&M University berichten über eine Technik, mit der Stammzellen ihre Mitochondrienproduktion deutlich steigern und diese Organellen an geschwächte Zellen weitergeben können. Ein Rückgang der Mitochondrienfunktion ist an Alterung, Herzkrankheiten und neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt; die Wiederherstellung der zellulären Energie könnte daher breite medizinische Folgen haben.
Die Studie in Proceedings of the National Academy of Sciences nutzte blumenförmige Nanopartikel, sogenannte Nanoflowers, zusammen mit Stammzellen. In Anwesenheit der Nanoflowers produzierten die Stammzellen etwa das Zweifache an Mitochondrien; laut Bericht übertragen die verstärkten Stammzellen zwei- bis viermal mehr Mitochondrien als unbehandelte Zellen. Daraufhin gewannen zuvor geschädigte Zellen ihre Energieproduktion und Funktion zurück und widerstanden sogar schädigenden Substanzen wie Chemotherapeutika. Die Forschenden bezeichneten die behandelten Stammzellen als "mitochondrial bio factories" und hoben die deutlich gesteigerte Effizienz hervor.
Die Nanopartikel bestehen aus Molybdändisulfid, sind größer als viele Wirkstoffmoleküle und verbleiben in der Zelle, wo sie weiter die Bildung von Mitochondrien fördern. Im Gegensatz zu kleinmolekularen Medikamenten könnten Therapien auf Basis dieser Nanopartikel potenziell nur monatliche Verabreichungen erfordern. Das Team hält die Methode für vielseitig einsetzbar – etwa durch Platzierung von Stammzellen in Herznähe bei Kardiomyopathie oder Injektion in Muskeln bei Muskeldystrophie.
Die Forschung wurde gefördert von den National Institutes of Health, der Welch Foundation, dem Department of Defense und dem Cancer Prevention and Research Institute of Texas; weitere Unterstützung kam von Fördermitteln der Texas A&M University.
Schwierige Wörter
- Stammzellen — undifferenzierte Zellen, die sich zu vielen Zellen entwickeln
- Mitochondrien — Zellorganellen, die Energie für Zellen produzieren
- nanopartikel — sehr kleine Teilchen im Nanometerbereich für Anwendungen
- Nanoflowers — blumenförmige Nanopartikel, die Zellen beeinflussen
- molybdändisulfid — anorganische Verbindung als Material für Partikel
- wiederherstellung — Rückkehr zu vorherigem funktionellen Zustand
- kardiomyopathie — krankhafte Veränderung des Herzmuskels mit Funktionsstörung
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Diskussionsfragen
- Welche möglichen Risiken oder Nebenwirkungen könnten bei der Anwendung von Nanopartikeln in Stammzelltherapien auftreten? Nenne Gründe.
- Wie könnte die Fähigkeit, Mitochondrien zu übertragen, die Behandlung von Herzkrankheiten oder Muskelerkrankungen verändern? Begründe kurz.
- Welche Vor- und Nachteile siehst du darin, dass die Nanopartikel in der Zelle verbleiben und dort weiter Mitochondrienbildung fördern?
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