Das Mutterzellen Sie sind eine Art Zelle, die natürlich in allen mehrzelligen Lebewesen vorkommt. 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..
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..
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Stammzellen existieren weiterhin 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.
Im Allgemeinen könnte man sagen, dass Stammzellen drei Haupteigenschaften haben, die sie von anderen Zellen unterscheiden:
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 erst 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, einem weiteren Meilenstein in der Geschichte der Stammzellstudie, entdeckte eine Gruppe von Forschern, 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..
Stammzellen können grob nach ihrem Reifegrad in induzierte embryonale, fetale, adulte Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen eingeteilt werden..
Darüber hinaus haben nicht alle Stammzellen das gleiche Potenzial, sich in einen Zelltyp zu differenzieren. Abhängig von der Art der Zellen, in denen Stammzellen unterschieden werden können, können sie sein:
Sie sind der nächste Schritt für totipotente Stammzellen und können in nahezu jeden Zelltyp differenziert werden. Embryonale Zellkulturen und induzierte Stammzellen sind pluripotent.
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 Zellen und beginnen sich zu teilen, wodurch eine dünne Schicht entsteht, die sich über die gesamte Oberfläche der Platte erstreckt..
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..
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, so dass 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 diesem Zelltyp ist sehr weit fortgeschritten, und es werden derzeit adulte Stammzelltransplantationen aus Knochenmark oder Nabelschnurblut 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 (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 aus Erwachsenen extrahiert und in einer Platte kultiviert, in die im Labor erzeugte Viren mit spezifischen Genen eingefügt werden, so dass sie sich in die Zellen integrieren und ihre genetische Information modifizieren..
Obwohl iPS-Zellen und embryonale Zellen viele Eigenschaften gemeinsam haben, sind sie nicht ganz gleich. Diese Unterschiede werden derzeit untersucht, ebenso wie 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.
Derzeit werden iPS-Zelltransplantationen nicht durchgeführt, da einige Tierstudien zu Krebsbildungen geführt haben, möglicherweise aufgrund der Technik, die zur Neuprogrammierung der Zellen verwendet wurde.
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 jederzeit während des Prozesses eingefroren und gelagert werden.
Während der Kultivierung können sich Stammzellen spontan gruppieren und 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 zu tun ist..
Derzeit werden embryonale Stammzelltransplantationen beim Menschen nicht durchgeführt, da in einigen Studien mit Tieren beobachtet wurde, dass sie zur Entwicklung von Krebs führen können. Trotzdem ist die Forschung noch nicht abgeschlossen und sie sind für zukünftige Behandlungen sehr vielversprechend.
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:
Eine weitere Anwendung für Stammzelltransplantationen ist die Hauttransplantation. 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 die Haut große Hautpartien aufweist, die beispielsweise durch eine schwere Verbrennung beschädigt wurden.
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 keine Haarfollikel oder Schweißdrüsen entwickeln kann.
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..
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 Gewebe 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.
Sehr ermutigend sind auch die Ergebnisse der Forschung 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.
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 wird nicht nur zur Behandlung von Krankheiten durchgeführt, sondern auch, um die normale Entwicklung gesunder Zellen zu verstehen und einige Prozesse wie Zellteilung und Differenzierung besser zu verstehen.
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