STAMMZELLEN: TYPEN, ANWENDUNGEN UND WO SIE GEFUNDEN WERDEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Stem Zellen sind eine Art von Zelle , die natürlicherweise in allen mehrzelligen Lebewesen gefunden wird. Sie zeichnen sich durch die Eigenschaft aus, in jeden Zelltyp zu differenzieren und sich zu teilen, um mehr Stammzellen zu produzieren.

Dieser Zelltyp ist von vor der Geburt an sehr wichtig, da einige Tage nach dem Zusammenfügen der beiden Gameten beginnen, sich zu teilen und zu vermehren, wodurch Stammzellen entstehen, die sich spezialisieren und die verschiedenen Organe und Gewebe des Embryokörpers hervorbringen.

Stammzellenillustration

Die Bedeutung von Stammzellen liegt in ihrem erstaunlichen Potenzial, nahezu jeden Zelltyp zu entwickeln und zu bilden. Diese Fähigkeit kann verwendet werden, um beschädigte oder zerstörte Zellen zu reparieren und wieder aufzufüllen.

Derzeit wird die klinische Anwendung von Stammzellen bei mehreren Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer oder einigen angeborenen Erkrankungen untersucht. Darüber hinaus gibt es bereits stammzellbasierte Produkte, die international in der orthopädischen Medizin eingesetzt werden.

Gibt es Stammzellen bei Erwachsenen oder nur bei Kindern?

Stammzellen existieren immer noch bei erwachsenen Personen, wenn auch in geringerer Menge und mit geringerem Potenzial als im embryonalen Stadium.

Diese Stammzellen sind in bestimmten Strukturen wie Knochenmark, Muskeln und Gehirn vorhanden. Dank ihnen können beschädigte Zellen ersetzt werden und die Organe können weiterhin normal funktionieren.

Welche Unterschiede haben sie zu anderen Zelltypen?

Im Allgemeinen könnte man sagen, dass Stammzellen drei Haupteigenschaften haben, die sie von anderen Zellen unterscheiden:

• Sie können sich über lange Zeiträume vermehren.
• Sie sind nicht spezialisiert.
• Sie können sich auf jeden Zelltyp spezialisieren.

Diese Eigenschaften machen sie potenziell vorteilhaft für die Behandlung einiger Krankheiten, die durch den Verschleiß oder die Degeneration einiger Zellen verursacht werden, wie z. B. neurodegenrative Erkrankungen.

Diese unglaublichen Eigenschaften von Stammzellen wurden erstmals vor 35 Jahren untersucht, 1981, als eine Gruppe von Forschern entdeckte, dass es möglich war, Stammzellen aus einem Mausembryo zu extrahieren.

Erst 1998 konnten die mit Mäusen durchgeführten Studien auf den Menschen übertragen werden, als die ersten Stammzellen aus menschlichen Embryonen extrahiert und in vitro kultiviert wurden, um ihre Funktion und Eigenschaften zu untersuchen. Diese Stammzellen werden embryonale Stammzellen genannt.

Im Jahr 2006 trat ein weiterer Meilenstein in der Geschichte der Stammzellstudie auf. Eine Gruppe von Forschern entdeckte, wie einige adulte Zellen genetisch neu programmiert werden können, um Stammzellen hervorzubringen, die sich auf bestimmte Zelltypen spezialisieren können. Diese Art von Stammzelle wird als induzierte pluripotente Stammzelle (iPS) bezeichnet.

Obwohl in diesen 35 Jahren große Fortschritte in der Stammzellforschung erzielt wurden, sind noch weitere Studien erforderlich, um sie besser zu verstehen und sie bei der Entwicklung neuer Therapien und bei der Untersuchung der normativen Entwicklung des Menschen einsetzen zu können.

Arten von Stammzellen

Stammzellen können grob nach ihrem Reifegrad in induzierte embryonale, fetale, adulte Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen eingeteilt werden.

Auch haben nicht alle Stammzellen das gleiche Potenzial, sich in irgendeinen Zelltyp zu differenzieren. Abhängig von der Art der Zellen, in denen Stammzellen unterschieden werden können, können sie sein:

Totipotent (oder allmächtig)

Morula, totipotente Zelle. Quelle: Pidalka44 Sie können in jeden Zelltyp differenzieren. Diese Zellen können nur in der Morula (der Gruppe von Zellen, die nach der Vereinigung der beiden Gameten auftritt) und theoretisch in Embryonen gefunden werden, obwohl embryonale Stammzellen noch nicht in der Lage waren, alle Typen zu entwickeln und zu erzeugen von Zellen.

Pluripotent

Kolonie menschlicher embryonaler Stammzellen. Quelle: gemeinfrei

Sie sind der nächste Schritt für totipotente Stammzellen und können in nahezu jeden Zelltyp differenziert werden. Embryonale Zellkulturen und induzierte Stammzellen sind pluripotent.

Multipotent

Konfokale mikroskopische Aufnahme von GFP-positiven neuralen Vorläuferzellen (grün) im Riechkolben der Ratte. Quelle: Oleg Tsupykov Sie können in eine Vielzahl von Zellen differenzieren, aber nur in solche, die zu einer Gruppe verwandter Zellen gehören. Beispielsweise können multipotente Zellen im Herzen nur in Gewebe differenzieren, aus denen das Herz besteht. Diese Zellen können von Feten gesammelt werden.

Oligopotent

Unreife myeloische (oligopotente) dendritische Zellen Quelle: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger und Thomas Wagner Sie können in verschiedene Zelltypen differenzieren, um beispielsweise dasselbe Gewebe zu bilden. Erwachsene Stammzellen sind oligopotent.

Unipotent

Hämatozytentyp fetaler Hepatolasten (unipotente Stammzellen). Quelle: Abteilung für Histologie, Jagiellonian University Medical College Sie können nur in einen Zelltyp unterscheiden. Diese Stammzellen unterscheiden sich von normalen adulten Zellen dadurch, dass sie ihre Fortpflanzungseigenschaft über einen langen Zeitraum (vor der Differenzierung) beibehalten. Diese Art von Stammzellen kann zum Beispiel in einigen Muskeln gefunden werden.

Embryonale Stammzelle

Embryonale Stammzellen einer Maus. Quelle: National Science Foundation

Embryonale Stammzellen werden aus Embryonen extrahiert. Die meisten stammen von Gameten, die in vitro befruchtet wurden, und nicht von natürlich schwangeren Frauen. Theoretisch sind sie totipotent, dh sie können zu jedem Zelltyp führen, obwohl derzeit nur einige Zelltypen im Labor kultiviert werden können.

Sobald die Stammzellen extrahiert sind, wird eine Kultur durchgeführt, in der die Zellen und das Nährmaterial (Kulturmedium) in eine Laborschale eingeführt werden. In Kultur wachsen die Zellen und beginnen sich zu teilen, wodurch eine dünne Schicht entsteht, die sich über die gesamte Oberfläche der Platte erstreckt.

Fetale Stammzellen

Fetale Stammzelle. Quelle: Teixeira, J., Rueda, BR und Pru, JK, Uterusstammzellen (30. September 2008), StemBook, Hrsg. The Stem Cell Research Community, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, http://www.stembook.org.

Fetale Stammzellen werden von Feten erhalten (ab der 10. Schwangerschaftswoche). Diese Zellen können in den meisten Geweben des Fötus gefunden werden.

Diese Stammzellen sind multipotent, dh sie können in einige Zelltypen differenzieren, die beispielsweise in mehreren ähnlichen Geweben verwandt sind, um dasselbe Organ zu bilden.

Adulte Stammzellen

Mikroskopische Aufnahme einer adulten Stammzelle mit typischen ultrastrukturellen Merkmalen. Quelle: Robert M. Hunt, Creative Commons Namensnennung

In einigen adulten Geweben wie Haut, Muskeln, Darm und Knochenmark gibt es adulte Stammzellen, die sich vermehren und in Zellen desselben Gewebes differenzieren können, um tote oder beschädigte Zellen zu ersetzen, sodass sie Oligopoente sind. Erwachsene Stammzellen können auch im Nabelschnurblut gefunden werden.

Zum Beispiel gibt es im Knochenmark Blutstammzellen, die zu reifen Blutzellen reifen (rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen oder Blutplättchen).

Die Forschung mit diesen Zelltypen ist weit fortgeschritten, und Transplantationen adulter Stammzellen aus Knochenmark oder Nabelschnurblut werden derzeit durchgeführt, um Blutkrankheiten wie myelodysplastisches und myeloproliferatives Syndrom zu behandeln.

Das therapeutische Potenzial anderer adulter Stammzellen wie Mesenchymzellen, die Zellen aus Knochen, Knorpel und Fett produzieren, wird derzeit zur Behandlung von Krankheiten wie Arthritis untersucht.

Induzierte pluripotente Stammzellen

Induzierte pluripotente Stammzellen. Quelle: Gepstein Laboratory

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) sind bereits spezialisierte adulte Zellen (z. B. aus der Haut), die in vitro genetisch neu programmiert wurden, um die Eigenschaften embryonaler Stammzellen zu haben.

Um adulte Zellen neu zu programmieren, werden sie Erwachsenen entnommen und auf einer Platte kultiviert, auf der im Labor erzeugte Viren mit spezifischen Genen inseriert werden, um sich in die Zellen zu integrieren und ihre genetische Information zu modifizieren.

Obwohl iPS-Zellen und embryonale Zellen viele Eigenschaften gemeinsam haben, sind sie nicht ganz gleich. Diese Unterschiede werden derzeit untersucht sowie neue Verfahren zur Erstellung von iPS.

Obwohl weitere Forschung erforderlich ist, werden iPS-Zellen bereits verwendet, um die Wirkung einiger Arzneimittel zu testen, die sich in klinischen Studien befinden und voraussichtlich in naher Zukunft für die Transplantation nützlich sein werden.

IPS-Zelltransplantationen werden derzeit nicht durchgeführt, da einige Tierstudien zu Krebsbildungen geführt haben, möglicherweise aufgrund der Technik, die zur Neuprogrammierung der Zellen verwendet wurde.

Stammzellkulturen

Blastozyste, intern hat Stammzellen. Quelle: Gnzlndrs

Stammzellkulturen sind nicht 100% wirksam, es gibt Zeiten, in denen Zellen nicht wachsen oder sich nicht teilen. Wenn die Kultur jedoch wirksam war, werden Gruppen von Stammzellen entnommen und neue Populationen geschaffen, die sich weiter teilen und zu differenzieren beginnen. Stammzellen können zu jedem Zeitpunkt des Prozesses eingefroren und gelagert werden.

Während der Kultivierung können sich Stammzellen spontan zusammenschließen und sich auf jede Art von Gewebe (muskulös, nervös …) spezialisieren. Dass sie sich spezialisieren können, ist ein Zeichen dafür, dass die Zellen in gutem Zustand sind. Idealerweise wird der Spezialisierungsprozess jedoch von Forschern gesteuert, um bestimmte Zellpopulationen zu erzeugen.

Um die Differenzierung embryonaler Stammzellen zu kontrollieren, modulieren die Forscher die chemische Zusammensetzung des Kulturmediums, des Quadrats oder der Zellen selbst, indem sie bestimmte Gene in dieses einfügen.

In mehreren Studien wurden Protokolle erstellt, die angeben, welche Parameter geändert werden müssen und wie dies zur Erstellung spezifischer Zellkulturen erfolgt.

Derzeit werden embryonale Stammzelltransplantationen beim Menschen nicht durchgeführt, da in einigen Studien mit Tieren beobachtet wurde, dass sie zur Entwicklung von Krebs führen können. Die Forschung ist noch nicht abgeschlossen und sie sind vielversprechend für zukünftige Behandlungen.

Stammzellenbehandlungen

Derzeit ist die Transplantation von Blutstammzellen (hämatopoetisch) aus dem Knochenmark oder der Nabelschnur die am meisten untersuchte und praktizierte klinische Anwendung von Stammzellen. Sie werden zur Behandlung von Blut- und Immunsystemproblemen sowie zur Erneuerung geschädigter Zellen nach einer Chemotherapie oder Strahlentherapie eingesetzt.

Jedes Jahr werden in Europa mehr als 26.000 Menschen mit einer hämetapoetischen Stammzelltransplantation behandelt. Die Krankheiten, die derzeit mit einer Transplantation behandelt werden können, sind:

Leukämien und Lymphome

• Akute myeloische Leukämie.
• Akute lymphatische Leukämie.
• Chronische myeloische Leukämie.
• Chronische lymphoblastische Leukämie.
• Juvenile myelomonozytische Leukämie.
• Hodgkin-Lymphom.
• Non-Hodgkin-Lymphom.

Erkrankungen im Zusammenhang mit dem Knochenmark

• Schwere aplastische Anämie.
• Fanconi-Anämie.
• Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie.
• Reine Aplasie der roten Blutkörperchen.
• Angeborene Thrombozytopenie / Amegakaryozytose.
• Myeloproliferatives und myelodysplastisches Syndrom.
• Multiples Myelom.

Erbliche Erkrankungen des Immunsystems

• Schwerer kombinierter Immundefekt.
• Wiskott-Aldrich-Syndrom.

Hämoglobinopathien (Erkrankungen der roten Blutkörperchen)

• Beta-Thalassämie major.
• Sichelzellenanämie

Erbliche Stoffwechselerkrankungen

• Krabbe-Krankheit.
• Hurler-Syndrom.
• Adrenoleukodystrophie.
• Metachromatische Leukodystrophie.

Andere Apps

Eine weitere Anwendung von Stammzelltransplantationen sind Hauttransplantationen. Diese Anwendung ist vielleicht die älteste seit sie verwendet wurde, bevor sie wirklich verstanden hat, wie Stammzellen funktionieren.

Hauttransplantationen werden normalerweise nur in extremen Fällen durchgeführt, in denen große Hautpartien der Person beschädigt sind, beispielsweise durch eine schwere Verbrennung.

Die erste Hauttransplantation wurde 1970 durchgeführt und seitdem wurde die Technik verfeinert, obwohl noch ein langer Weg vor uns liegt, da die transplantierte Haut derzeit nicht in der Lage ist, Haarfollikel oder Schweißdrüsen zu entwickeln.

Holoclar

Die neueste in Europa zugelassene Anwendung von Stammzellen war Holoclar, eine Behandlung zur Reparatur von Schäden, die die Hornhaut erlitten haben könnte, unabhängig davon, ob es sich um Wunden oder Verbrennungen handelt.

Das Verfahren besteht darin, einen kleinen Teil der Limbalzellen in gutem Zustand zu extrahieren, die für die Reparatur der Hornhaut verantwortlich sind, und sie im Labor zu kultivieren, bis sie eine dünne Hornhautschicht bilden, die in das Auge des Patienten transplantiert werden kann.

Geweberegeneration

Andere mögliche Anwendungen von Stammzellen werden in klinischen Studien untersucht. Die Hauptanwendungen in der Forschung sind die Regeneration von Geweben und Organen, die Behandlung von Verletzungen, die Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und die Behandlung von Gehirnerkrankungen.

Die Verwendung von Stammzellen zur Regeneration von Geweben und Organen ist möglicherweise die am besten untersuchte Anwendung. Wenn Organe oder Gewebe aus Stammzellen hergestellt werden, können sie Menschen übertragen werden, die sie benötigen. Tatsächlich wurde bereits die erste Niere mit Stammzellen geschaffen, und die Ergebnisse sind vielversprechend.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Sehr ermutigend sind auch die Forschungsergebnisse zur Verwendung von Stammzellen bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Im Jahr 2013 schuf eine Gruppe von Forschern des Massachusetts General Hospital (USA) Blutgefäße aus Teilen menschlicher Stammzellen, die in Mäuse implantiert wurden und ordnungsgemäß funktionierten. Derzeit laufen die Forschungen und sie versuchen, sie sicher auf den Menschen anzuwenden.

Gehirnkrankheiten

Die Verwendung von Stammzellen zur Behandlung von Hirnkrankheiten wie Parkinson oder Alzheimer wird unter Verwendung embryonaler Stammzellen auf ihr Differenzierungspotential untersucht. Die Ergebnisse sehen vielversprechend aus, obwohl sich die Studien noch in einem sehr frühen Stadium befinden.

Die Untersuchung von Stammzellen dient nicht nur der Behandlung von Krankheiten, sondern auch dem Verständnis der normalen Entwicklung gesunder Zellen und dem besseren Verständnis einiger Prozesse wie Zellteilung und Differenzierung.

Verweise

1. De Luca, M. (1. September 2015). Welche Krankheiten und Zustände können mit Stammzellen behandelt werden? Erhalten von EuroStemCell.
2. Internationale Gesellschaft für Stammzellforschung, ISSCR. (sf). Arten von Stammzellen. Abgerufen am 20. Juni 2016 aus einem genaueren Blick auf Stammzellen.
3. Ministerium für Wissenschaft, Technologie und produktive Innovation der Argentinischen Republik. (sf). Abgerufen am 20. Juni 2016 von incucai.
4. Nationales Gesundheitsinstitut. (5. März 2015). Stammzelleninformationen. Erhalten von National Institutes of Health.
5. Schöler, HR (2007). Das Potenzial von Stammzellen: Ein Inventar. In N. Knoepffler, D. Schipanski und SL Sorgner, Humanbiotechnologie als soziale Herausforderung (S. 28). Ashgate Publishing.
6. Über Stammzellen. (sf). Stammzellenbehandlungen. Abgerufen am 20. Juni 2016 von sobrecélulasmadre.com.
7. Nutzungsbedingungen Datenschutzrichtlinie EEO / Affirmative Action Employer. (sf). Durch Transplantationen behandelbare Krankheiten. Abgerufen am 20. Juni 2016 von Be the match.