39.11: Stammzellkultur

Ziel der Stammzellforschung ist es, Wege zu finden, Stammzellen zur Regeneration und Reparatur von Zellschäden zu nutzen. Im Laufe der Zeit unterliegen die meisten erwachsenen Zellen dem Alterungsprozess und verlieren ihre Fähigkeit, sich zu teilen und zu reparieren. Stammzellen weisen keine bestimmte Morphologie oder Funktion auf. Adulte Stammzellen, die in den meisten Geweben als kleine Untergruppe von Zellen vorkommen, teilen sich ständig und können sich in eine Reihe spezialisierter Zellen differenzieren, die im Allgemeinen von diesem Gewebe gebildet werden. Diese Zellen ermöglichen es dem Körper, Körpergewebe zu erneuern und zu reparieren.

Die Mechanismen, die dazu führen, dass eine nicht differenzierte Zelle zu einer spezialisierten Zelle wird, sind kaum verstanden. Im Labor ist es möglich, Stammzellen durch Veränderung der physikalischen und chemischen Wachstumsbedingungen zur Differenzierung in spezialisierte Zellen zu bewegen. Mehrere Stammzellquellen werden experimentell verwendet und nach ihrer Herkunft und ihrem Differenzierungspotenzial klassifiziert. Humane embryonale Stammzellen (hESCs) werden aus Embryonen gewonnen und sind pluripotent. Die adulten Stammzellen, die in vielen Organen und differenzierten Geweben wie Knochenmark und Haut vorhanden sind, sind multipotent und in ihrer Differenzierung auf die in diesen Geweben vorkommenden Zelltypen beschränkt.

Auch die aus Nabelschnurblut isolierten Stammzellen sind multipotent, ebenso wie Zellen aus Milchzähnen (Milchzähnen). Forscher haben kürzlich induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) aus adulten Stammzellen von Mäusen und Menschen entwickelt. Bei diesen Zellen handelt es sich um genetisch umprogrammierte multipotente adulte Zellen, die wie embryonale Stammzellen funktionieren; Sie sind in der Lage, für alle drei Keimschichten charakteristische Zellen zu erzeugen.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, sich in spezialisierte Zellen zu teilen und zu differenzieren, bieten Stammzellen eine potenzielle Behandlung für Krankheiten wie Diabetes und Herzerkrankungen. Unter zellbasierter Therapie versteht man eine Behandlung, bei der Stammzellen, die in einer Wachstumsschale zur Differenzierung angeregt werden, einem Patienten injiziert werden, um beschädigte oder zerstörte Zellen oder Gewebe zu reparieren. Für die Anwendung der zellbasierten Therapie müssen viele Hürden überwunden werden. Obwohl embryonale Stammzellen über ein nahezu unbegrenztes Differenzierungspotenzial verfügen, werden sie vom Immunsystem des Patienten als fremd angesehen und können eine Abstoßung auslösen. Auch die Zerstörung von Embryonen zur Gewinnung embryonaler Stammzellen wirft erhebliche ethische und rechtliche Fragen auf.

Im Gegensatz dazu werden aus einem Patienten isolierte adulte Stammzellen vom Körper nicht als fremd angesehen, sie weisen jedoch einen begrenzten Differenzierungsbereich auf. Manche Menschen lagern das Nabelschnurblut oder die Milchzähne ihres Kindes ein und lagern diese Stammzellquellen für die zukünftige Verwendung ein, falls ihr Kind sie benötigen sollte. Induzierte pluripotente Stammzellen gelten als vielversprechender Fortschritt auf diesem Gebiet, da ihre Verwendung die rechtlichen, ethischen und immunologischen Fallstricke embryonaler Stammzellen umgeht.

Dieser Text ist adaptiert von openstax Anatomy and physiology 2e, Section 3.6: Cell differentiation.

Die Stammzellkultur ist der Prozess der Züchtung von Stammzellen in vitro unter optimalen Bedingungen.

Stammzellen haben ein breites Spektrum an medizinischen Anwendungen wie die Gewebe- und Organregeneration.

Stammzellproben werden in der Regel aus adultem oder embryonalem Gewebe entnommen.

Diese Proben werden dann in Plastikkulturschalen überführt, die mit einer Feeder-Schicht beschichtet sind, die aus inaktivierten embryonalen Fibroblastenzellen der Maus besteht, die die notwendigen interzellulären Interaktionen und Nährstoffe liefern. und verhindern die spontane Differenzierung von Stammzellen.

Die Kulturschale wird mit Medien ergänzt, die hauptsächlich Wachstumshormone und essentielle Nährstoffe enthalten. Es ernährt die Stammzellen, um sich zu teilen und über die Kulturschale zu verteilen und Kolonien zu bilden.

Sobald diese Kolonien auf die erforderliche Größe herangewachsen sind, werden sie schonend entfernt und der Passage unterzogen, wo sie weiter plattiert oder mehrfach subkultiviert werden, um eine reine und kontinuierlich wachsende Zelllinie zu etablieren.

Aus einer etablierten Zelllinie können in vitro Millionen von Stammzellen hervorgehen. So kann eine Charge dieser kultivierten Stammzellen für die zukünftige Verwendung eingefroren werden.