Geweberegeneration mit somatischen Stammzellen

Developmental Biology

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Summary

Somatische oder adulten Stammzellen, wie embryonale Stammzellen sind in der Lage selbst-Erneuerung, sondern zeigen eine eingeschränkte Differenzierungspotenzial. Dennoch, diese Zellen sind entscheidend für homöostatische Prozesse und spielen eine wichtige Rolle in der Gewebereparatur. Durch das Studium und die Manipulation dieser Zellpopulation, kann Wissenschaftler neue regenerative Therapien für Verletzungen und Erkrankungen entwickeln zu können.

Dieses Video zuerst definiert somatische Stammzellen, und dann untersucht die Rolle, die diese Zellen im Gewebe-Regeneration. Dies ist eine Beschreibung eines Protokolls betont, dass Muskel-Satelliten-Zellen isoliert und nutzt sie, um die Schädigung der Muskulatur in einem Mausmodell der Muskeldystrophie zu reparieren. Schließlich diskutieren wir spezifische Gewebe Regeneration Studien unter Verwendung somatische Stammzellen.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Grundlagen der Entwicklung Biologie. Geweberegeneration mit somatischen Stammzellen. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Somatische Stammzellen spielen eine wichtige Rolle in der Wartung und Reparatur von einer Vielzahl von Geweben. Diese Stammzellen, wie ihre Eltern embryonale Stammzellen sind in der Lage, nahezu unbegrenzte Selbsterneuerung. Jedoch im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen, die in einer Vielzahl von Zelltypen differenzieren können, somatische Stammzellen entstehen später in der Entwicklung, und ihre Schicksale sind auf Zellen von einem bestimmten Organ beschränkt.

Dieses Video wird die Grundsätzen der Geweberegeneration abdecken, wie Wissenschaftler untersuchen die Rolle der somatischen Stammzellen im Gewebe zu reparieren, nach Verletzungen, und einige Anwendungen, mit denen somatische Stammzellen zur Regeneration des Gewebes zu induzieren.

Beginnen wir mit dem diskutieren der Prinzipien hinter Geweberegeneration nach Verletzungen oder Schäden. Somatische Stammzellen wurden in verschiedenen Geweben, einschließlich Gehirn, Knochenmark, Skelettmuskel, Herz, Leber und Darm festgestellt.

Im Allgemeinen unterscheidet diese erneuerbare Energiequelle Stammzellen zuerst ins Schicksal eingeschränkt Vorläuferzellen vor, die letztlich zu funktional spezialisierte Zellen. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die tägliche physiologischer Prozess namens Hämatopoese. In diesem Prozess gefunden somatische Stammzellen im Knochenmark Form das Blut und Immunsystem Vorläuferzellen, die weiter in die Zellen ihrer jeweiligen Systeme unterscheiden.

Gesichtspunkt der Tissue Regeneration wurden somatische Stammzellen in der Skelettmuskulatur gefunden zu spielen eine Rolle in Gewebereparatur gezeigt. Wenn ein Muskel beschädigt ist, diese Zellen sind an der Stelle der Verletzung rekrutiert und differenzieren um beschädigte Zellen zu ersetzen.

Woher wissen die somatische Stammzellen, dass es Zeit zur Arbeit zu kommen? Wenn Zellen geschädigt werden, geben sie lösliche Chemoattractants wie Chemokine, die somatische Stammzellen an der Stelle der Verletzung zu rekrutieren. Diese Zellen können dann in den Zieltyp Gewebe Zelle unterscheiden. Neben der Bereitstellung einer Versorgung mit neuen Zellen, können somatische Stammzellen auslösen lokale Änderungen, wie die Erzeugung von neuen Blutgefässen, die Wundheilung fördern.

Die Regenerationsfähigkeit des endogenen somatische Stammzellen möglicherweise immer nicht ausreichen, um kranke oder beschädigte Gewebe zu reparieren. Daher untersuchen Wissenschaftler, wie die Lieferung von exogenen Pools von somatischen Stammzellen verwendet werden kann, um solche Erkrankungen zu behandeln.

Nun, da Sie die Biologie der Geweberegeneration zu verstehen, betrachten wir ein Beispiel für wie Wissenschaftler somatische Stammzellen zu isolieren und verwalten, um die Reparatur von Gewebe auslösen können. Verwenden die folgende Methode, zeigen Wissenschaftler wie Muskelstammzellen, genannt Satellitenzellen, in Gewebe-Regeneration nach Verletzung helfen.

Erstens die skelettartige Muskeln sind von einer Spenderin Maus seziert und mit Hilfe eines trennendem Enzyms, z. B. Collagenase verdaut. Als nächstes Satellitenzellen sind isoliert, und eine Möglichkeit, das zu tun ist durch Inkubation dieser Zellen mit Antikörpern gebunden, magnetische Beads, die dann auf einer magnetischen Säule gereinigt werden. Nach Reinigung sind die Satelliten-Zellen in Kultur gezüchtet und anschließend durch Zugabe von Differenzierung Medien myogen Vorläuferzellen differenziert.

In der Zwischenzeit bereitet eine Empfänger Maus intramuskuläre Injektion eines Toxins, wodurch eine Muskelschwäche oder Muskeldystrophie. Vorbereitete myogen Vorläuferzellen werden dann in den Skelettmuskeln der dystrophischen Maus injiziert. Letztlich können erfolgreiche Integration und Differenzierung der Spenderzellen Immunohistochemistry bestimmt. Funktionale Verbesserung der dystrophischen Phänotyp kann mit einem Laufbandtest bewertet werden.

Nun, da Sie gesehen wie somatische Stammzellen Zellen isoliert und in ein Gewebe-Regeneration-Experiment manipuliert werden können, betrachten wir einige der nachgelagerten in Vitro und in Vivo Anwendungen dieser einzigartigen Klasse von Zellen.

Neben der Injektion somatische Stammzellen sind Zellen in Vivo Tiermodellen, Wissenschaftler auch Zellen Wege zu manipulieren, das Schicksal dieser in Vitro. In diesem Experiment differenziert Wissenschaftler Stammzellen in funktionale Skelettmuskelzellen durch die erste Vorbereitung einer Petrischale mit Ankern. Stammzellen wurden dann kultiviert, innerhalb einer Kollagen und Gel-Matrix vermischt und in speziell entwickelten Petrischalen verankert.

Dann wurden diese verankerte Stammzellen elektrisch stimuliert durch Elektroden in Differenzierung Kulturmedien, die zur in-vitro- Bildung von funktionalen, Reife Muskel Konstrukte geführt. Immunfluoreszenz bestätigt die Expression von differenzierten Skelettmuskulatur Zelle Marker: Aktin, in rot und Myosin in grün.

Somatische Stammzellen haben auch gezeigt versprechen als potenzielle regenerative Therapien für Erkrankungen des zentralen Nervensystems. Bei dieser Methode Wissenschaftler zuerst geerntet neuronalen Spendergewebe aus einer transgenen Ratte Fötus grünes fluoreszierendes Protein zum Ausdruck zu bringen, und isolierte neuronalen Stammzellen in einer Fibrin-Matrix mit einem Wachstumsfaktor cocktail behandelt wurden. Dann wurden die behandelten neuronalen Stammzellen in den Ort der Läsion Rückenmark der Empfänger Maus injiziert. Veredelte Spenderzellen erwiesen sich als gut integriert und die Hohlräume in der Läsion des Rückenmarks gefüllt haben.

Um besser zu verstehen, wie somatische Stammzellen Zellen in Geweben nach Injektion von ihnen in einen Wirt zu integrieren, haben Wissenschaftler eine Methode zum Eindringmittel beschriften sie in Vitro vor der Injektion entwickelt. In diesem Experiment Wissenschaftler somatische Stammzellen aus Knochenmark Maus geerntet und stabil mit verschiedenen fluoreszierenden Proteins, die Gene, die mit einer viralen Vektoren-Systemen die transduced Zellen dann in die Rute Vene ein Empfänger Maus injiziert wurden transfiziert. Im Laufe der Zeit Organe wurden von der Empfänger Maus geerntet und Fluoreszenzmikroskopie wurde verwendet, um die Position von Zellen in verschiedenen Geweben zu verfolgen.

Sie haben nur Jupiters Video auf somatische Stammzellen angesehen. Dieses Video behandelt die Prinzipien hinter Geweberegeneration durch somatische Stammzellen, wie diese Zellen isoliert und studiert werden können und ihre mögliche Anwendung in der regenerativen Medizin. Da somatische Stammzellen Regeneration einer Vielzahl von Geweben eine entscheidende Rolle spielen, ist das Verständnis der Mechanismen, die diese Klasse von Zellen regulieren ein aktives Gebiet der Forschung in der regenerativen Medizin. Wie immer vielen Dank für das ansehen!

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