In vitro Analysen von humanen fetalen Primärkulturen und neuralen mesencephalen Stammzellen

Hintergrund: Neurale Stammzellen können in vitro aus humanen fetalen Primärkulturen gewonnen werden. Dieses Gewebe kann neue Möglichkeiten in der Therapie von neurodegenerativen Erkrankungen wie dem M. Parkinson eröffnen.

Methoden: Ziel der Studie war die quantitative Beurteilung mittelhirn-spezifischer Marker in primärem humanem fetalen Gewebe. Die Primärkulturen wurden in vitro durch TH/MAP2-Immunzytochemie, Fluoreszenz-Zellsortierung (FACS) nach Markierung des Dopamintransporters (DAT) und Reverse Transkriptase-PCR charakterisiert. Aus diesen Gewebefragmenten wurden neurale mesenzephale Stammzellen expandiert. Anschließend haben wir Ganzzellableitungen neuraler Vorläuferzellen mit der Patch-Clamp-Technik durchgeführt, um den elektrophysiologischen Phänotyp während ihrer in vitro Differenzierung zu bestimmen.

Ergebnisse: Mesenzephale Primärkulturen konnten durch Nachweis dopaminerger (TH, DAT) und Mittelhirn-spezifischer Marker (EN1) auf Protein- und mRNA-Ebene identifiziert werden. EN1-positive Kulturen zeigten signifikant höhere Transkriptionsraten der dopaminergen Marker als EN1-negative. Aus diesen Primärkulturen gewonnene neurale Vorläuferzellen exprimierten funktionale GABAA- und ionotrope Glutamat-Rezeptoren sowie TEA-sensitive Kaliumkanäle und TTX-sensitive Natriumkanäle. Nach 4 Wochen Differenzierung in vitro zeigten 47% der untersuchten Zellen einzelne Aktionspotentiale nach Depolarisationen.

Schlussfolgerung: Humane fetale Primärkulturen des Mittelhirns können durch den Nachweis ihrer dopaminergen Marker mit der Kombination verschiedener Analyse-Methoden sicher identifiziert werden. Daraus gewonnene neurale Stammzellen zeigen nach Differenzierung von 3–4 Wochen in vitro essentielle Eigenschaften funktionaler Neurone.