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Stamcel
Embryonale Stammzellen aus a Maus
Entwicklung ab der Konzeption

EIN Stammzelle oder cellula precursoria ist ein Zelle die in einen anderen Zelltyp übergehen kann (unterscheiden). Im Kontrast zu Tiere können Pflanzen dank ihm Meristem ständig neue Organe, wie Blatt, Blumen und Stängel, werden aus persistenten Stammzellen gebildet. Dickenwachstum der Stängel und Bäume ist aufgrund des Vorhandenseins des sekundären Meristems möglich.

Je nach Stammzelltyp hat es mehr oder weniger Möglichkeiten, sich in verschiedene Zelltypen zu differenzieren. Je nach abnehmender Vielseitigkeit werden vier Differenzierungsgrade von Stammzellen unterschieden:

  1. totipotente Stammzellen
  2. pluripotente Stammzellen
  3. multipotente Stammzellen
  4. unipotente Stammzellen

EIN Embryo besteht hauptsächlich aus totipotenten Stammzellen. Diese werden sich später spezialisieren und Zellen mit jeweils eigener Funktion bilden. Diese spezialisierten Zellen können keine anderen Funktionen mehr erfüllen (Ausnahme: Plastizität) und sie können in ihrer Entwicklung nie wieder zu Stammzellen zurückkehren. Lässt die Zellfunktion eine Teilung zu, entstehen durch Teilung nur ähnliche oder noch spezialisiertere Zellen.

In einem regulären (Körperzelle werde der TelomerSequenzen mit jeder Division etwas kürzer, da in Ermangelung der Enzym Telomerase, das letzte Chromosomenstück geht bei der Teilung verloren. Wenn von den Telomeren schließlich nichts mehr übrig ist, geht die Zelle in Teilungsruhe oder stirbt ab (Apoptose). Denn sind die Telomere erschöpft, würde bei jeder weiteren Zellteilung ein Stück entscheidender DNA verschwinden. Stammzellen verfügen jedoch über das Enzym Telomerase, das in der Lage ist, das verlorene Telomerstück nach jeder Teilung wieder aufzubauen.

Die folgende Klassifizierung basiert auf den Unterschieden zwischen embryonische Stammzellen und adulte Stammzellen.[Anmerkungen 1]

Totipotente Stammzellen

Wenn ein Samenzelle verschmilzt mit a Eizelle, entsteht als Zygote. Eine Zygote ist ein Beispiel für eine totipotente Stammzelle; diese Zelle kann (in der richtigen Umgebung) zu einem vollständigen Organismus (alles mehr als 220 verschiedene Zellen) einschließlich des extraembryonalen Gewebes wie der Plazenta. Auch die acht Blastomeren, die aus der Spaltung der Zygote resultieren, sind totipotent.

Totipotenz ist in menschlichen Stammzellen sehr schwer nachzuweisen. Mit Mauszellen ist das einfacher: Man injiziert a Blastozyste mit den vermuteten totipotenten Stammzellen, die eine sichtbare oder leicht nachweisbare Anomalie aufweisen, wie z Albinismus. Wenn sich die Blastozyste weiter entwickelt, kann sich ein komplettes Individuum bilden, es lässt sich leicht feststellen, ob die totipotenten Stammzellen in alle Arten von Gewebe eingewachsen sind. Eine solche Maus heißt Chimäre Maus; Es versteht sich von selbst, dass die Existenz eines chimären Menschen ethische Fragen aufwirft.

Pluripotente Stammzellen

Pluripotente Stammzellen kann sich in Zellen aller drei Keimblätter des Embryos differenzieren, aber nicht mehr in extraembryonales Gewebe, wie z Amnion und Chorion (siehe auch Zelldifferenzierung). Es gibt mehrere mögliche Quellen für pluripotente Stammzellen:

Durch Embryonen

Blastozyste

Nach der Befruchtung beginnt sich die Zygote zu teilen, diese ersten Teilungen sind die Spaltung. Nach drei Tagen besteht der Zellklumpen aus acht undifferenzierten Zellen: den Morula-Stadium. Diese Zellen teilen sich jedoch weiter; Wenn sie das 32-zellige Morula-Stadium erreichen, trennen sich die Zellen und bilden einen Hohlraum, der blastula. Die äußerste Zellschicht, die die Blastulahöhle umgibt, wird Trophoblast genannt. Wir nennen das Ganze die Blastozyste. Der Trophoblast entwickelt sich später zu den gestützten Geweben wie der Plazenta. Später in dieser Zellmasse kann die Keimscheibe mit drei Keimblättern unterschieden werden: die Ektodermie, Mesodermie und der Endodermie. Hier beginnt die Organbildung bzw. Organogenese. Zellen entstehen aus der ersten Spaltung der Zygote, differenzieren sich und haben mit Erreichen des Blastula-Stadiums ihren totipotenten Charakter verloren.

Im 1998 isoliert Dr. Thomas (Universität von Wisconsin) erstmals embryonale Stammzellen aus der inneren Zellmasse menschlicher Embryonen im Blastozystenstadium. DR. Thomson arbeitete mit überzähligen Embryonen aus ivfKliniken. Indem er die isolierten Zellen im Labor teilte, kultivierte er eine „Stammzelllinie“: die erste Zelllinie basierend auf pluripotenten Stammzellen.

Seitdem wurden weltweit mehr als 400 verschiedene Stammzelllinien isoliert. Diese embryonalen Stammzelllinien (embryonische Stammzellen oder ES) haben zwei besondere Eigenschaften. Je nach Kulturbedingungen können sich die Zellen erneuern (Proliferation) oder spezialisieren (Differenzierung). Totipotente und pluripotente Stammzellen besitzen die einzigartige Fähigkeit, sich in alle Zellen des Organismus zu differenzieren (spezialisieren). Dies kann im Labor getestet werden, indem man die Stammzellen auf andere Weise kultiviert. Dies kann auch getestet werden, indem die Zellen in die Hoden (Hoden) von Labormäusen gelegt werden, wo sie zu großen Tumoren heranwachsen: Teratome oder Teratokarzinome. Teratome enthalten Zellen aus den drei Keimblättern, organisierte Gewebe (wie Haare und Zähne) und Zellen, die embryonalen Zellen sehr ähnlich sind.

Der Einsatz humaner ES-Zellen für die Forschung ist in bestimmten Ländern (z.B. Amerika und Deutschland) stark eingeschränkt aufgrund von ethisch Einwände.

über den Fötus

Im 1998 fand Dr. Gearhart der Johns Hopkins Universität eine zweite Quelle für pluripotente Stammzellen. Er entfernte Urkeimzellen (Vorläufer der Geschlechtszellen) aus fötalem Gewebe von Schwangerschaftsabbrüchen. Diese EG oder embryonale Keimzellen kann sich auch aus den drei Keimblättern in Zellen differenzieren (Ektodermie, Mesodermie und Endodermie). Ihre Verbreitung ist jedoch begrenzt, sie verdoppeln sich bis zu achtzigmal. EG (embryonales Karzinom), EG und ES haben die gleichen Eigenschaften: Sie sind morphologisch ähnlich, exprimieren viele der gleichen Gene, benötigen ähnliche Wachstumsbedingungen und können sich in Zellen aller drei Keimblätter differenzieren.[1]

Durch therapeutisches Klonen

Eine dritte Quelle zur Isolierung pluripotenter Zellen ist die Verwendung von somatischem Zellkerntransfer oder therapeutischem Klonen. Dabei wird ein Wordt in einer Eizelle (oder möglicherweise in einer pluripotenten Stammzelle) produziert. somatisch Zellkern des Patienten. Dadurch besitzt diese Zelle genau die gleiche genetische Information (zumindest einige Kern-DNA Betroffene) als Patient, um Abstoßungsprobleme nach der Transplantation zu vermeiden. Dieser Zelle könnte dann ermöglicht werden, sich zu differenzieren und zu implantieren. Diese Technik ist jedoch noch lange nicht entwickelt. Da ist also das Problem mitochondriale DNA, das, was von der Eizelle übrig bleibt.

iPSC

Außerdem haben Takahashi und Yamanaka 2006 wurden differenzierte Zellen zu Stammzellen umprogrammiert. Diese Zellen werden induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC). Der Vorteil dieser „Stammzellen“ besteht darin, dass sie leicht zugänglich sind, aber kürzlich (2012) wurde entdeckt, dass iPSCs nicht so undifferenziert sind wie embryonale Stammzellen. Wenn der epigenetische Code der iPSCs verändert werden könnte, wären die Fähigkeiten von iPSCs so groß wie die von embryonalen Stammzellen.[2] Für diese Entdeckung erhielt Yamanaka 2012 zusammen mit John Gurdon das Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Multipotente Stammzellen

Multipotente Stammzellen sind Zellen, die sich in eine begrenzte Anzahl von Zelltypen differenzieren können. Ihre Differenzierungs- und Vermehrungsfähigkeit ist noch eingeschränkter, da sie sich nur in Zellen eines Keimblattes differenzieren können.

Die meisten multipotenten Stammzellen sind adulte Stammzellen (adulte Stammzellen oder AS). Eine adulte Stammzelle ist eine undifferenzierte oder unspezialisierte Zelle, die nach der Geburt in einem differenzierten und spezialisierten Gewebe eines Organismus vorkommt. Sie können alle reifen Zellen des beteiligten Gewebes hervorbringen. Sie werden im Körper benötigt, um bestimmte kurzlebige Zellen zu erfrischen. Beispiele für AS sind die hämatopoetischen (blutbildenden) Stammzellen, neurale Stammzellen aus Hirngewebe, Stammzellen in Haut und Fettgewebe. Anfangs glaubte man fest daran, dass die AS nur sehr begrenzte Differenzierungs- und Verbreitungsfähigkeiten hatte. Doch jüngste Untersuchungen der belgischen Forscherin Catherine Verfaillie haben das Gegenteil bewiesen. Es gelang ihr dennoch, AS in Zellen aus einem anderen Keimblatt zu differenzieren.

Die Aufmerksamkeit für AS nahm insbesondere mit dem Aufkommen ethischer Implikationen bezüglich der Nutzung von ES und EG zu (Boogaerts, 2005). Man geht heute davon aus, dass in jedem Organ eines erwachsenen Menschen eine Menge adulter Stammzellen vorhanden ist (Allemeersch, 2002). Der Ursprung von AS ist jedoch noch nicht geklärt, aber Wissenschaftler vermuten die Existenz einer universellen Stammzelle, die im Blutkreislauf vorhanden sein würde. Die Tatsache, dass AS in einem Organ in der Nähe eines Blutgefäßes eingebettet sind, verstärkt diesen Verdacht. AS sind jedoch auch sehr unterschiedlich, zum Beispiel sind hämatopoetische Stammzellen sehr aktiv, während in den meisten Organen adulte Stammzellen hauptsächlich in Ruhe vorhanden sind. Um Stammzellen des Patienten selbst zur Behandlung verwenden zu können, müssen diese zunächst isoliert und in größerer Zahl erzeugt werden. Bei akuten Erkrankungen bleibt jedoch nicht genügend Zeit, um genügend Zellen zu züchten und Krankheiten, die durch einen Gendefekt verursacht werden, sind möglicherweise nicht geeignet, da der Gendefekt auch in der Stammzelle vorhanden ist.

Gewebebanken könnten in Zukunft eine Lösung für diese Patienten sein. Dies sind Banken, in denen Mengen an differenziertem Gewebe mit unterschiedlichen HLA-Typisierung, um bei möglichst vielen Patienten eine Transplantation ohne Abstoßung zu ermöglichen. Diese Gewebemengen können gegebenenfalls von (embryonalen) Stammzelllinien stammen.

Jedenfalls weisen adulte Stammzellen aufgrund der Einwirkung von Giftstoffen und Sonnenlicht, aber auch aufgrund der aufgetretenen Fehler bei der Zellteilung mehr genetische Anomalien auf. Stammzellen sind in vitro schwer zu erkennen, zu isolieren und zu vermehren. Nabelschnurblut ist auch eine Quelle für multipotente Stammzellen. Sie bieten zahlreiche Vorteile, nämlich dass bei der Ernte kein Risiko für den Spender besteht. Nabelschnurblut lässt sich leicht einfrieren. Nachteilig ist die geringe Anzahl vorhandener hämatopoetischer Stammzellen. Auch eine zweite Transplantation ist nicht möglich. Nabelschnurblut wird hauptsächlich bei hämatologischen Erkrankungen (wie akuter Leukämie) verwendet.

Unipotente Stammzellen

Unipotente Stammzellen sind in der Lage, einen Typ von differenzierten Zellen herzustellen.

Siehe auch

Zellpotenz

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unipotent · multipotent · pluripotent · totipotent

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