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Der menschliche Körper besitzt Zellen, die die Fähigkeit haben, sich ein Leben lang zu regenerieren und zu reparieren. Diese Zellen nennt man Stammzellen. Die molekularen Vorgänge, die entscheiden, welchen Weg eine Zelle in Zukunft einschlagen wird, sind jedoch weitgehend unbekannt. Um dies herauszufinden, benötigt es neuartige Methoden, um die frühen Entwicklungsschritte in Zellen zu bestimmen, zu analysieren und auszuwerten. «Nur wenn wir wissen, welche Prozesse in der frühen Entwicklung von Stammzellen vor sich gehen, können wir auch darauf Einfluss nehmen, um beispielsweise Krankheiten zu heilen», sagt Timm Schroeder.
Zu diesem Zweck entwickelten Timm Schroeder und seine Gruppe neue Methoden, die es ermöglichen, die Expression bestimmter Proteine über einen längeren Zeitraum während der frühen Zellentwicklung zu verfolgen. Dazu zählen Datenverarbeitungsprogramme, die es möglich machen, riesige Datenvolumen zu speichern und zu verarbeiten. «Das neue Tool ist wesentlich genauer als bisherige Techniken, da es die Expression von Proteinen kontinuierlich über einen langen Zeitraum während der Entwicklung der Zellen sehr genau erfassen kann», erklärt Timm Schroeder. Bisherige Methoden waren zu ungenau, um ein akkurates Bild der frühen Entwicklung wiederzugeben. Im Juli dieses Jahres stellten Timm Schroeder und sein Team ihre Software der Wissenschaftsgemeinschaft zur Verfügung.
Dass ihre Methoden funktionieren, zeigten die Forscher eindrücklich an Blutstammzellen der Maus. Im Juli veröffentlichten Timm Schroeder und seine Gruppe eine Publikation im Wissenschaftsjournal Nature, die das derzeitige Modell der frühen Entwicklung von Stammzellen des blutbildenden Systems in Frage stellt. Bisher ging man davon aus, dass das Zellschicksal von der zufälligen Menge zweier Proteine, PU.1 und GATA1, die sich gegenseitig ausspielen, abhängt. Timm Schroeder und seine Gruppe konnten diese Annahme mit ihren Methoden ausschliessen. «Unsere Ergebnisse zeigen, dass PU.1 und GATA1 das Zellschicksal nicht direkt beeinflussen können, sondern lediglich die getroffene Entscheidung verstärken», berichtet Timm Schroeder. Diese Erkenntnis ist entscheidend für die zukünftige Entwicklung von Therapien, die genutzt werden können, um Krankheiten des blutbildenden Systems positiv zu beeinflussen.
Für solche Therapien braucht es auch Stammzellen. Blutstammzellen werden heute meist aus dem peripheren Blut gewonnen und ausserhalb des Körpers erhalten und später dem Patienten refundiert. Diese Stammzellen können bisher jedoch nur kurzzeitig kultiviert werden. «Wir beobachteten einzelne Blutstammzellen über einen längeren Zeitraum und konnten zeigen, dass das Protein Dermatopontin eine entscheidende Rolle dabei spielt, ob diese Zellen in Kultur überleben oder nicht», erläutert Timm Schroeder. Die Arbeit der Forschergruppe erschien kürzlich im Journal Blood. Dieses Wissen kann nun dazu beitragen, den Einsatz von Blutstammzellen in der Klinik zu verbessern.
Prof. Dr. Timm Schroeder wurde im Jahr 1970 in Südafrika geboren und wuchs in Deutschland auf. Er studierte Biologie an der Universität Erlangen und promovierte am GSF in München im Jahr 2001. Nach einem Postdoktorat am selben Institut arbeitete Timm Schroeder von 2002 bis 2004 als unabhängiger Wissenschaftler am RIKEN Center for Developmental Biology in Kobe, Japan. Timm Schroeder forschte im Anschluss zunächst als unabhängiger Gruppenleiter, ab 2009 als Direktor einer Forschungsabteilung am Helmholtz Zentrum in München. Seit 2013 ist Prof. Timm Schroeder am D-BSSE der ETH Zürich in Basel für den Bereich Zelldynamik zuständig.