CHICAGO, April 23, 2026 (GLOBE NEWSWIRE) -- Eine der grundlegendsten Fragen in der Biologie ist, wie aus einer einzigen befruchteten Eizelle die verschiedenen Zelltypen entstehen, aus denen der Körper besteht - von Neuronen und Haut bis hin zu Muskeln und Blut. Sie alle haben denselben genetischen Bauplan, weisen aber unterschiedliche Expressionsmuster auf. Nun hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Bruce Lahn, dem leitenden Wissenschaftler von VectorBuilder, grundlegende Mechanismen aufgedeckt, die diesen Prozess steuern. Der Grundlagencharakter dieser Arbeit könnte eines Tages sogar zu einem Nobelpreis führen.
Lahns Team entwickelte eine leistungsstarke neue Technik namens Potency-Seq, um die Transkriptionskraft eines Gens zu messen, das heißt, ob ein inaktives Gen noch das Potenzial hat, aktiviert zu werden, oder ob es diese Fähigkeit dauerhaft verloren hat. Mit diesem Ansatz fanden die Forschenden heraus, dass bei der Differenzierung von Stammzellen in spezialisierte Zelltypen ihr Genom stetig an Transkriptionskraft verliert, wobei eine wachsende Zahl von Genen dauerhaft blockiert oder, wie Lahn es nannte, "okkludiert" wird, so dass sie nicht mehr auf ihre Transkriptionsfaktoren (TFs) reagieren können, selbst wenn TFs, die diese Gene normalerweise aktivieren würden, in den Zellen vorhanden sind. Lahns Gruppe bezeichnete diesen Vorgang als "Occlusis" und bezog sich damit auf die fortschreitende und irreversible Okklusion der Transkriptionskraft des Genoms während der Entwicklung, die das Abstammungspotenzial der sich differenzierenden Zellen schrittweise einschränkt. Das Team argumentierte, dass die grundlegendste Definition eines Zelltyps nicht so sehr das Expressionsmuster ist, sondern vielmehr die Frage, welche Gene im Genom transkriptionell potent bzw. okkludiert sind.
Die Entdeckung der Occlusis löst ein lange ungelöstes Rätsel der Entwicklungsbiologie, das sich durch den gesamten Stammbaum des Lebens zieht, nämlich die Frage, warum Stammzellen die Flexibilität haben, sich in spezialisierte Zellen wie Muskel- oder Nervenzellen zu differenzieren, während spezialisierte Zellen, wenn sie einmal gebildet sind, weder in frühere, flexiblere Zustände dedifferenzieren noch von einem spezialisierten Zustand in einen anderen transdifferenzieren können, obwohl alle diese Zelltypen die gleichen genetischen Anweisungen enthalten. Dem Occlusis-Modell zufolge ist dies darauf zurückzuführen, dass Stammzellen eine größere Anzahl transkriptionell potenter Gene besitzen als differenzierte Zellen, und dass darüber hinaus verschiedene Arten differenzierter Zellen unterschiedliche Sätze transkriptionell potenter Gene aufweisen.
Wichtig ist, dass die Studie auch zentrale molekulare Mechanismen aufzeigte, die den Vorgang der Occlusis vorantreiben. Sie zeigte, dass naive pluripotente Stammzellen, die ursprünglichsten unter den Stammzellen, im frühesten Stadium der Embryonalentwicklung die Okklusion in ihrem gesamten Genom aufheben können, so dass alle Gene wieder aktiviert werden können. Dieser "Reset"-Vorgang verleiht diesen naiven Stammzellen die einzigartige Fähigkeit, sich in jeden Zelltyp zu entwickeln. Lahns Gruppe identifizierte ein Schlüssel-Gen bei diesem Reset-Vorgang - Esrrb -, das als Deokklusionsfaktor in naiven Stammzellen fungiert. Entscheidend ist, dass die Expression von Esrrb deaktiviert wird, sobald naive Stammzellen mit der Differenzierung beginnen, was den Genen die Möglichkeit gibt, den allmählichen Verlust der Transkriptionskraft bei der anschließenden Differenzierung festzuschreiben.
Überraschenderweise fand das Team heraus, dass die Okklusion durch einen außerordentlich einfachen Mechanismus erfolgen kann: Gene können dauerhaft stillgelegt werden, indem sie einfach in Nukleosomen eingebettet werden. Dies deutet darauf hin, dass die Okklusion ein grundlegendes Merkmal der DNA-Organisation ist, wobei Gene standardmäßig okkludiert werden, wenn sie nicht durch Transkriptionsfaktoren geschützt sind. Lahns Team zeigte außerdem, dass in Stammzellen in einem späteren Stadium, in dem die Fähigkeit zur Deokklusion bereits verloren gegangen ist, aber einige stillgelegte Gene das Potenzial behalten müssen, sich bei der weiteren Differenzierung einzuschalten, "Platzhalter"-Faktoren wie Sox2 verwendet werden, um die transkriptionelle Potenz dieser Gene zu erhalten, indem sie dem Standard-Effekt der Okklusion mittels Nukleosomen entgegenwirken.
"Die Entdeckung der Occlusis und der ihr zugrundeliegenden molekularen Mechanismen bringt eine nie da gewesene Klarheit bezüglich einer grundlegenden Frage der Biologie, nämlich wie die Entwicklung verschiedene Zelltypen in einer unidirektionalen Weise hervorbringt", so Dr. Bruce Lahn. "Wir sind überzeugt, dass die Genokklusion in der Evolution den Grundstein für die Entstehung von mehrzelligem Leben gelegt hat, denn die Fähigkeit, die Identität verschiedener Zelltypen im Körper durch Genokklusion festzuschreiben, ist eine Voraussetzung für das ordnungsgemäße Funktionieren eines mehrzelligen Organismus."
"Seltsamerweise wurde die Arbeit von einem Dutzend Fachzeitschriften ohne Peer-Review abgelehnt, und es schien, als hätten die meisten Herausgeber die Studie nicht verstanden oder ihre Bedeutung nicht erkannt", kommentierte Dr. Lahn. "Dies ist ein gutes Beispiel für die Willkür der Herausgeber, da der persönliche Geschmack und sogar die Inkompetenz der Herausgeber einen unverhältnismäßig großen Einfluss auf die Entscheidung haben, was veröffentlicht wird. Bedauerlicherweise hat die kollektive Weisheit der Herausgeberschaft - oder vielmehr das Fehlen einer solchen - die Wissenschaft in einen formelhaften Zustand getrieben, der oft reich an Daten, aber erschreckend arm an geistiger Leistung ist."
"Wir müssen die Grundlagen des wissenschaftlichen Publizierens erneuern, damit wissenschaftliche Entdeckungen für sich selbst sprechen und wissenschaftliche Untersuchungen eine unterhaltsame und zutiefst intellektuelle Übung bleiben", betonte Dr. Lahn und fügte hinzu: "Und genau das beabsichtige ich zu tun."
Dr. Lahn plant die Gründung einer gemeinnützigen Stiftung zur Finanzierung von Labors auf der ganzen Welt, die sich mit der Erforschung der Occlusis und ihrer Bedeutung für die Gesundheit befassen. "Der Mechanismus, welcher der Entstehung und Aufrechterhaltung unterschiedlicher Zellidentitäten in mehrzelligen Lebewesen zugrunde liegt, ist noch viel zu wenig erforscht, obwohl er für die moderne Biologie von grundlegender Bedeutung ist. Er verdient viel mehr Aufmerksamkeit vonseiten der Forschung, als ihm derzeit zuteil wird", so Dr. Lahn.
Insgesamt bietet diese Studie überzeugende Einblicke in die Art und Weise, wie mehrzellige Organismen ihre verschiedenen Zelltypen auf der Grundlage einer einzigen Ausgangszelle aufbauen. Es könnte auch zu einem Verständnis dafür führen, wie Fehler in diesem Prozess zum Altern und zu Krankheiten wie Degeneration und Krebs beitragen können.
Über VectorBuilder
VectorBuilder ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der Gentransfertechnologien. Als vertrauenswürdiger Partner von Tausenden von Labors und Biotechnologie-/Pharmaunternehmen auf der ganzen Welt ist VectorBuilder ein Full-Service-Anbieter für das Design, die Entwicklung und die Optimierung von Gentransferlösungen - von der Grundlagenforschung bis hin zu klinischen Anwendungen. Sein preisgekröntes Vector Studio ist eine bahnbrechende Innovation, die es Forschenden ermöglicht, benutzerdefinierte Vektoren einfach online zu entwerfen und zu bestellen, wodurch sie von der mühsamen Arbeit des Klonens und Verpackens von Vektoren im Labor befreit werden. Das weltweit tätige Unternehmen verfügt über eine hohe Produktionskapazität für Vektoren, ein umfangreiches Vektor- und Komponenteninventar, individuelle CRO-Lösungen mit fortschrittlichen AAV-Capsid-Engineering-Fähigkeiten und hochmoderne GMP-Produktionsanlagen. Mit führenden F&E- und CDMO-Kapazitäten ist das Team von VectorBuilder bestrebt, die effektivsten Lösungen für den Gentransfer bereitzustellen und innovative Werkzeuge für die biowissenschaftliche Forschung und die genetische Medizin zu entwickeln.
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