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Multipotente adulte Vorläufer- oder Stammzellen sind in der Lage in verschiedene Gewebevorläuferzellen in-vitro zu differenzieren und unter adäquaten Bedingungen geschädigtes Gewebe und ganze Organsysteme in-vivo zu regenerieren. Eine solche Regeneration geschieht auch unter physiologischen Bedingungen, wobei das „homing“ adulter, endogener Stammzellen durch Gewebe- und Entzündungs-spezifische Chemokine und Chemokin-Rezeptoren vermittelt wird. Die Verfügbarkeit multipotenter Stammzellen in einer Läsion ist Voraussetzung für effektive, zellvermittelte Gewebsregeneration und Unterstützung von Wundheilung durch Verbesserung der Mikrozirkulation.

Als Stammzellmodell fungieren charakterisierte humane, aus dem Knochenmark etablierten, mesenchymale (Oct-4+, CD34-, CD45-, CD105+) Stammzelllinien aus dem Knochenmark (Conrad et al., 2002). In-vivo Homing-Experimente wurden mit GFP-markierten murinen, mesenchymalen Stammzellen in Balb/c Mäusen durchgeführt und mittels Fluoreszenz-Mikroskopie 3 Tage nach Injektion ausgewertet. Chemokin-Rezeptor Expression wurde mittels Microarraytechnik und FACS nachgewiesen.

Wir konnten die funktionelle Expression der Chemokin-Rezeptoren CXCR3, CXCR4, CXCR5, CXCR6, CCR1, CCR7 and CCR10 in FACS und RT-PCR in der Stammzelllinie nachweisen. Nach Injektion von äquivalente murinen Stammzelllinien in Balb/c konnten wir zeigen, dass „homing“ in Thymus, Lymphknoten, Milz und Muosa von Dünndarm und Speicheldrüsen geschieht. Diese Ergebnisse aus immortalisierten Stammzellen haben wir mit primären Stammzellen verglichen. In in-vivo Experimenten konnten wir die Akkumulation von transplantierten Stammzellen in sich regenerierenden Geweben und Organen (z.B. Nierentubulus, Kolonmucosa oder ischämischen Skelettmuskel) zeigen.

Wir konnten in verschiedenen Regenerationsmodellen durch Verwendung von definierten adulten Stammzelllinien und primären Stammzellen zeigen, dass allogene und multipotente adulte Stammzellen in der Lage sind Gewebe- und Organsysteme effizient zu regenerieren und in das regenerierende Gewebe, funktionell zu integrieren. Wir konnten zeigen, dass Chemokine-Rezeptoren als Homingmechanismus und Erzeugung eines Immunprivilegs eine wichtige Rolle spielen. Dieses Immunprivileg allogener adulter Stammzellen wird auch durch eine spezifische und Rezeptor-vermittelte Blockade der IL-2-abhängigen Aktivierung des T-Zellrezeptors und der kostimulatorischen Signale induziert, sodass aus adulten allogenen Stammzellen im Rahmen des Tissue Engineering hergestellte Gewebe zur Transplantation verwendet werden können.