Name: Jonas Reinhart, 2013
Maibauer, Kevin, 2020-01

 

Stammzellen

Als Stammzellen werden Körperzellen bezeichnet, die nicht ausdifferenziert (noch ohne Funktion) sind und größtenteils am Anfang der Entwicklung von Lebewesen vorliegen. Ihre Spezialisierung zu beispielsweise Muskelzellen, Gehirnzellen oder Leberzellen findet erst später statt. Sie besitzen die Fähigkeit, neue organspezifische Tochterzellen zu bilden und Organismen so zu erhalten. Bei Säugetieren findet man die Stammzellen im Embryoblasten (woraus sich später der Embryo entwickelt), bei Pflanzen im Apikalmeristim (Spitze des Sprosses) und im Wurzelmeristim (Wurzelspitze).
Man kann Stammzellen in drei Gruppen unterteilen, die sich hauptsächlich durch ihr Differenzierungspotential und ihr ontogenetisches (entwicklungs) Alter unterscheiden. Im Folgenden werden als Beispiel menschliche Stammzellen genutzt.

1.1 Totipotente embryonale Stammzellen

sind in der Zellentwicklung die „erste Stufe“. In weiterer Entwicklung werden sie zu Keimstammzellen, somatische Stammzellen und Progenitorzellen (Vorläuferzellen aus fetalem Gewebe), also grundlegende Zellen, die das Lebewesen braucht. Totipotent bedeutet, dass die Stammzellen sich unter geeigneten Bedingungen (z.B. in der Gebärmutterschleimhaut) zu kompletten und funktionstüchtigen Organismen entwickeln können. Stammzellen entwickeln sich zum Beispiel zu Embryonen, darin dann zu weiteren Organen. Die meisten Organismen entwickeln sich also aus Stammzellen (Einzeller zum Beispiel nicht).

1.2 Pluripotente embryonale Stammzellen:

Im Gegensatz zu den oben genannten Stammzellen sind pluripotente Stammzellen in der Keimbahn (siehe unten "Keimbahn") bereits um eine Stufe ausdifferenziert. Beispielsweise kann eine totipotente Zelle sich zu einer Entoderm (Innenschicht), einer Mesoderm (Mittelschicht) oder einer Ektoderm (Außenschicht) ausbilden, die Bezeichnung kommt von der Position im Embryo/Zellhaufen, auch Keimblatt genannt. Die Position bestimmt ihre zukünftige Funktion. Diese Stammzellen werden zu postembryonalen/multipotenten Stammezllen.

 

1.3 Postembryonale/multipotente Stammzellen

Sind in der Keimbahn wieder um eine Stufe differenziert. Ein Entoderm wird zum Beispiel zu einer Blutstammzelle, sie kann sich dann nur zu einer Blutzelle oder einer Immunzelle ausbilden, aber in der Regel nicht zu Knochen- oder Hautzelllen, da multipotente Stammzellen bereits zu spezifisch sind. Innerhalb dieser Stammzellengruppe werden sie je nach Wachstumsgeschwindigkeit und Differnzierungspotenzial in Typen klassifiziert: Fetale („wachstumsfreudige“ Stammzellen), adulte (nicht mehr besonders differenzierbare Stammzellen) und neonatale (ähnlich wie Adulte, jedoch mit höherem Potenzial) Stammzellen. Adulte und neonatale Stammzellen dienen hauptsächlich der Regeneration, neonatale Stammzellen kommen jedoch nur in der Nabelschnur vor und sind daher, anders als Adulte Stammzellen, nicht natürlich im Körper vorhanden. Adulte Stammzellen bilden aufgrund ihrer hohen Zahl verschiedene Gewebetypen. Fetale Stammzellen existieren in der Regel nur in Föten, ein schnelles Wachstum ist daher von nöten.

Keimbahn:

in der Stammzellentwicklung wird die Abfolge der verschiedenen Entwicklungsstufen als Keimbahn bezeichnet. Angefangen mit der befruchteten Eizelle teilt diese sich zu totipotenten Stammzelle, diese bilden sich zu pluripotenten Stammzellen, welche wiederrum zu multipotenten Stammzellen und dann später zu somatischen Zellen, also handelsübliche Körperzellen, werden, bis ein Lebewesen entsteht. Auf der Keimbahn gibt es keinen Weg zurück (siehe Abbildung 1).

Abbildung Keimbahn

 

2. Stammzellen in der Forschung:

Durch die Stammzellenforschung ergeben sich eine Vielzahl an vielversprechenden Behandlungsmethoden gegen zuvor kaum bis niemals heilenden Krankheiten wie beispielsweise Leukämie.
Um an pluripotente oder multipotente Stammzellen zu kommen müssen sie aus verschiedenen Gewebetypen isoliert werden. Adulte (multipotente) Stammzellen können zum Beispiel durch Punktion (einer Entnahme von Flüssigkeit, hier Knochenmark) aus dem Beckenknochens gewonnen werden, neonatale Stammzellen sind in der Nabelschnur enthalten.
Pluripotente Stammzellen erhält man aus Embryonen, welche zuvor durch Abtreibungen oder Fehlgeburten „gewonnen“ wurden.
Nach der Isolation der Stammzellen folgt die Selektion, es werden sich passende Stammzellen ausgesucht und vermehrt oder gelagert. Dies geschieht in einem passenden Milieu, was vor allem für die kaum ausgebildeten pluripotenten Stammzellen wichtig ist, um sie zu gewollten Gewebetypen auszubilden.
Ziel dabei ist es, beschädigte Organe zu reparieren oder gar ersetzen zu können. Stammzellen haben sich im Kampf gegen Nervenkrankheiten wie Parkinson bereits bewährt (Implantation von fetalen Zellen in das Gehirn).
Forschungen ergeben, dass multipotente Stammzellen, beispielsweise Blutstammzellen, unter optimalen Bedingungen auch umgepolt werden können. Jene Blutstammzellen können damit zum Beispiel zu Knochenzellen ausgebildet werden.

Die Forschung dazu begann im Jahr 1981, indem man Blastocyten (noch nicht differenzierte embryonale Zellen) einer Maus isolierte, welche sich dennoch weiter ausdifferenzierten. Dies führte dazu, dass man versuchte, Stoffe zu finden, welche die Stammzellen dazu bringen, sich selbst zu vermehren.

 

3. Therapeutische Nutzen und Methoden mithilfe von Stammzellen

Wie oben beschrieben, eignen sich Stammzellen dazu, auch außerhalb des Organismus Stammzellen zu funktionellen Zellen zu züchten. Im richtigen Mileu können somit beispielsweise Hautzellen gebildet werden, diese können bei Bedarf transplantiert werden um damit beispielsweise fehlende Hautteile nach einer schweren Verbrennung zu ersetzen,

Eine andere Möglichkeit ist die Verrabreichung pluripotenter Stammzellen, diese haben eine regenerierende Wirkung auf den Körper. Es können auch multipotente Stammzellen aus dem Knochenmark gespendet werden, um beispielsweise Leukämie zu bekämpfen. (Bei der auch als "Blutkrebs" bekannten Krankheit, ist die Bildung der weißen Blutkörperchen defekt (Überproduktion, sie greifen mit der Zeit körpereigene Zellen an). Um das zu heilen, benötigt der Betroffene "neues" und nicht defektes Knochenmark, in welchem diejenigen Stammzellen sind, die Blutzellen ausbilden.) 

 

4. Ethische Bedenken

Pluripotente Stammzellen, also jene, die die meisten Möglichkeiten haben, enstehen heute z.B. aus abgetriebenen Embryonen und bei Fehlgeburten. Damit jedoch genug Stammzellen zur Verfügung stehen, um das volle Potenzial der Stammzellen ausschöpfen zu können, müssten sie in größeren Mengen hergestellt werden. Dies würde sich in im Labor gezüchteten Embryonen spiegeln, welche für Therapiezwecke benutzt werden würden. Dies ist zumindest moralisch und ethisch bedenklich.

 

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