Forschung: Wie sich Stammzellen zu Netzhautzellen entwickeln

Forscher der University of Michigan, Ann Arbor, USA, untersuchten in einer Studie, welche Signale die Entwicklung von Stammzellen zu Netzhautzellen steuern.

Die Erkenntnisse der Untersuchungen könnten zukünftige Forschungen zur Herstellung von Zellen für Transplantationen und zur Erprobung vielversprechender Medikamente für Netzhauterkrankungen unterstützen. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der Fachzeitschrift „Stem Cell Reports“ veröffentlicht.  

Zellen können die Produktion von benötigten Proteinen steuern, indem sie verschiedene Arten von chemischen Gruppen an die DNA und RNA anlagern. Dazu gehören Methylgruppen, die die RNA destabilisieren. Die Lebensdauer der RNA wiederum steuert, wie viel Protein produziert werden kann.

„Chemische Modifikationen der RNA wurden bereits in anderen Bereichen untersucht, darunter Diabetes und Krebs“, erörtert Prof. Rajesh C. Rao, Leonard G. Miller-Professor of Ophthalmology and Visual Sciences und außerordentlicher Professor für Pathologie und Humangenetik an der University of Michigan. „Allerdings hat sich bisher noch niemand damit befasst, wie sie den Prozess beeinflussen, durch den Stammzellen zu Netzhautzellen werden.“

METTL3 ist für Bildung von Netzhautzellen unerlässlich

Die Forscher konzentrierten sich in ihrer Studie auf METTL3, ein Protein, das Methylgruppen an RNA anfügt. Mithilfe genetischer Werkzeuge untersuchten sie welche Auswirkungen die Eliminierung oder Modifizierung von METTL3 zur Folge hatte. Wobei eine Modifizierung dazu führte, dass METTL3 keine Methylgruppen mehr anfügen konnte.

Die Wissenschaftler fanden in ihren Versuchen heraus, dass METTL3 im Zellkern vorhanden sein muss, um die Bildung von Netzhautzellen anzutreiben.

RNA-Modifikationen regulieren die Stabilität der Six3-RNA

Anschließend kartierte das Team mithilfe einer Technik namens GLORI alle Regionen der RNA, die durch METTL3 modifiziert werden. Sie integrierten die Kartierungsinformationen in die RNA-Technik, um RNA-Modifikationen für das Gen Six3 zu entfernen. Six3 ist dafür bekannt, dass es die Bildung von Stammzellen zur Netzhaut steuert.

Die Forscher entdeckten, dass RNA-Modifikationen die Stabilität der Six3-RNA regulieren. Mithilfe eines für RNA spezifischen CRISPR-Systems konnten sie feststellen, dass Modifikationen am 3′-Ende der RNA, für die Regulierung der Stabilität der RNA des Six3-Gens wichtig sind.

Zudem zeigten ihre Untersuchungen, dass die Hemmung der Expression der Ythdf-Genfamilie eine ähnliche blockierende Wirkung auf die Stammzellen-zu-Netzhaut-Entwicklung hatte wie der Verlust von METTL3.

METTL3 verändert die RNA, ohne die Form der DNA zu beeinflussen

„Dies ist der erste Bericht, der sich mit den Mechanismen der RNA-Epigenetik befasst, also damit, wie chemische Modifikationen in der RNA den Prozess der Entwicklung von Stammzellen zu Netzhautgewebe beeinflussen können“, betonte Rao.

Das Team ist nun dabei zu untersuchen, wie METTL3 die RNA verändert, ohne die Form der DNA zu beeinflussen. Diese überraschende Entdeckung machten die Forscher während der Versuche für ihre Studie. Zudem sind sie daran interessiert zu verstehen, ob diese RNA-Modifikationen bei Netzhauterkrankungen beeinflusst werden.

„Wir wissen, dass die RNA-Modifikationen durch einen hohen Zuckergehalt beeinflusst werden“, erklärte Rao. „Die Netzhaut ist ein sehr empfindliches Gewebe und kann bei Patienten mit Diabetes leicht geschädigt werden. Wir möchten verstehen, ob RNA-Modifikationen daran beteiligt sind.“

(sas/BIERMANN)