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Sonntag, 18. November 2018

 
Takashi Hiiragi
Takashi Hiiragi

2010: Wie ein Embryo entsteht, das bestimmen viele Zufälle. Interview mit Takashi Hiiragi.

Wissenschaftler rätseln schon lange, wie sich ein Embryo in seinem ganz frühen Stadium entwickelt – und auf welche Weise dabei embryonale Stammzellen entstehen. Mehr Licht ins Dunkel bringen nun die Ergebnisse einer Gruppe Forscher um den Japaner Takashi Hiiragi. Der 42-jährige Zellbiologe aus Osaka hat zusammen mit seinem Team am Max-Planck-Institut Münster wichtige Erkenntnisse über die einzelnen Schritte gewonnen. Dabei werden die Wissenschaftler über fünf Jahre durch das Kompetenzwerk Stammzellforschung Nordrhein-Westfalen mit 1,25 Millionen Euro gefördert. Im Gespräch mit "Die Stammzelle" erklärt Takashi Hiiragi, wie er und sein Team die Entwicklung von Embryos beobachten konnten und welche Schlüsse sich daraus ergeben.

Interview

DieStammzelle: In den letzten zehn Jahren hat es eine intensive Debatte über die Mechanismen gegeben, die für das Wachsen und Werden der inneren Zellmasse bei Embryos verantwortlich sind. Welchen Beitrag hat Ihr Labor zu dieser Diskussion geleistet?

Takashi Hiiragi: Wir haben ein Modell etabliert, um mehr über die frühen, zukunftsweisenden Entscheidungen bei der Entwicklung eines Menschen oder eines Säugetiers zu erfahren. Diese fallen in dem Moment, wenn aus Strukturen der inneren Zellmasse (ICM) in der so genannten Blastozyste ein Embryo wird. Die Blastozyste ist eine Vorstruktur, die es überhaupt erst möglich macht, dass sich das befruchtete Ei in der Gebärmutter einnistet. Die molekularen Prozesse bei der Entfaltung der inneren Zellmasse sind allerdings immer noch weitgehend unbekannt.

DieStammzelle: Wie bringen Sie hier Licht ins Dunkel?

Takashi Hiiragi: Es ist uns gelungen, die Entwicklung von Embryos mithilfe eines speziellen Bildgebungsverfahrens vorsichtig zu beobachten. Dies ist erst in den letzten fünf Jahren möglich geworden. Unser Zugang besteht in der Live-Bildgebung sowie in der Systematisierung der Prozesse, die erstmals in einem Computer-Modell festgehalten wurden. Auf diese Weise gehen wir unserem Interesse nach, neue Prinzipien herauszufinden, denen mechanische Prozesse unterliegen. Wie diese Prozesse ablaufen, lässt sich nur dadurch feststellen, dass wir sie vierdimensional abbilden. Dies bedeutet, dass mit Hilfe eines Laser-scanning Mikroskops (LSM) 3D-Aufnahmen von den sich entwickelnden Embryonen gemacht wurden, wobei die Zeit die vierte Dimension darstellte. Diese neue Technik, die mein Labor eingeführt hat, hat unser Verständnis von den Vorgängen drastisch verändert.

DieStammzelle: Inwiefern?

Takashi Hiiragi: Als erstes hat sich gezeigt, dass die Entwicklung eines Maus-Embryos zur Blastozyste und zur inneren Zellmasse ein hochdynamischer Prozess ist. Dann haben wir herausgefunden, dass sich nichts Wichtiges über das zukünftige Schicksal des Embryos entscheidet, bis die endgültige Zellstruktur in der Blastozyste fest verankert ist. Vorher sind die Zellen in hohem Maße flexibel und haben viele regulative Möglichkeiten.

DieStammzelle: Das bedeutet, in dieser Zeit spielt der Zufall eine große Rolle?

Takashi Hiiragi: Ja. Eine ganze Reihe zufälliger Prozesse führen zu einer Selbstorganisation der Zellen in einem bestimmten, strukturellen Kontext. Dabei kommt nach unseren Erkenntnissen mechanischen Informationen, etwa über Zell-Zell Kontakte oder über die äußere Begrenzung durch eine Schutzhülle (Zona pellucida), eine große Bedeutung zu. Also sind zu diesem Zeitpunkt nicht nur Gene oder Proteine wichtige Faktoren für den Entwicklungsprozess.

DieStammzelle: Welche Schlüsse ziehen Sie aus Ihren Beobachtungen?

Takashi Hiiragi: Ich bin überzeugt, dass das geschilderte Prinzip die Embryo-Entwicklung besonders widerstandsfähig macht – obwohl ich weiß, dass diese Meinung angesichts des stets gleich erscheinenden Prozesses der Morphogenese seltsam erscheinen mag. Deshalb muss die Idee bzw. das Modell jetzt mit molekularen Tatsachen unterfüttert werden. Im Hinblick auf diese Beweise planen wir momentan unsere Projekte.

DieStammzelle: Werden durch Ihr neues Verfahren auch neue Erkenntnisse über die Entwicklung menschlicher Embryos und ihrer Stammzellen möglich?

Takashi Hiiragi: Ich hoffe seit jeher, meine Resultate und Einsichten in Bezug auf die Maus-Entwicklung und die Totipotenz der Zellen (die Möglichkeit, zu einem Individuum heranzuwachsen) später auf den Menschen übertragen zu können. Je mehr ich jedoch über die Maus sowie nach und nach über die menschliche Entwicklung erfahre, umso mehr zweifle ich, ob das wirklich möglich ist.

DieStammzelle: Welche Chance sehen Sie dafür, dass Ihre Forschungsergebnisse Eingang in die klinische Anwendung finden?

Takashi Hiiragi: Das zentrale Problem besteht aus meiner Sicht darin, dass das Wissen über die menschliche Entwicklung noch große Lücken aufweist. Und ich bin überzeugt davon, dass dieser Engpass erst beseitigt werden muss, bevor wir eine klinische Anwendung als Folge der Stammzellforschung ernsthaft in Erwägung ziehen können.

DieStammzelle: Wie kommt es, dass Sie als Japaner in Münster forschen?

Takashi Hiiragi: Ich forsche bereits seit zehn Jahren in Deutschland. Zunächst habe ich als Post-Doc in der entwicklungsbiologischen Abteilung des Max-Planck-Instituts (MPI) für Immunologie in Freiburg gearbeitet. Dorthin lockte mich die Möglichkeit, mit meinem geschätzten Kollegen Prof. Davor Solter – damals Direktor des MPI Freiburg – zusammenzuarbeiten. In Freiburg lernte ich die exzellente Forschungsumgebung im Max-Planck-Institut kennen und entschloss mich, in Münster weiterzuarbeiten, als Davor Solter in Ruhestand ging und alle anderen Gruppenleiter seiner Abteilung inklusive mir das Institut verließen.

DieStammzelle: Sehr geehrter Herr Hiiragi, wir danken Ihnen für dieses Gespräch.

Mehr Informationen unter http://www.mpi-muenster.mpg.de

 

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