Stammzellkultur

Arten und Merkmale von Stammzellen

1. Stammzellen verfügen über eine unbegrenzte Selbsterneuerungsfähigkeit.
2. Stammzellen sind nicht-differenzierte Zellen mit unspezialisierten Funktionen.
3. Stammzellen können sich unter den richtigen Bedingungen in bestimmte Zelltypen differenzieren. Stammzellen werden grob in multipotente und pluripotente Stammzellen unterteilt. 

Multipotente Stammzellen sind adulte Stammzellen, die sich selbst erneuern oder in spezialisierte, gewebespezifische Zelltypen differenzieren können. Beispiele sind hämatopoetische Stammzellen (HSC), die sich in verschiedene Blutzellen, mesenchymale Stammzellen (MSC), die sich in Osteoblasten, Myozyten, Chondrozyten und Adipozyten sowie neurale Stammzellen (NSC), die sich in Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten differenzieren.

Pluripotente Stammzellen können sich in jede beliebige Zelllinie differenzieren. Sie werden nach dem Ursprungsgewebe in embryonale Stammzellen (ESC), perinatale Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) eingeteilt. ESC werden aus Embryonen gewonnen und können sich in einer In-vivo-Stammzellkultur unbegrenzt teilen. Perinatale Stammzellen werden aus Nabelschnur- oder Plazentablut oder -gewebe gewonnen und sind die am häufigsten verwendeten pluripotenten Stammzellen. Nabelschnurblut wird zunehmend bei der Geburt entnommen und in Blutbanken konserviert als Behandlungsoption für später auftretende komplizierte Erkrankungen. Bei den iPSC handelt es sich um adulte Zellen, die umprogrammiert oder induziert werden, sich wie ESC zu verhalten. Der große Vorteil der Verwendung von iPSC für medizinische Anwendungen liegt im geringeren Risiko einer Transplantatabstoßung, da die Zellen aus dem eigenen Gewebe des Patienten stammen.

Anwendungen in der Stammzellenforschung

Stammzellen sind aufgrund ihrer Fähigkeit zur Selbsterneuerung und Differenzierung in ausgereifte Zelltypen ein aktiver und wachsender Bereich der Grundlagenforschung und der klinischen Forschung. Zu den aktuellen klinischen Anwendungen von Stammzellen gehört die Behandlung neurologischer und kardiovaskulärer Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen, Krebs, Wundheilung, Krankheitsmodellierung und Wirkstoffscreening. Neu entdeckte Technologien zur Geneditierung wie CRISPR können die Stammzellenforschung voranbringen und bieten ein enormes Potenzial für die Behandlung schwer therapierbarer Störungen.

Grundlagen der Stammzellkultur

Stammzellen benötigen für die Vermehrung im Labor spezielle, hochwertige Medien und fachgerechte Kulturverfahren. Suboptimale Stammzellkulturbedingungen können leicht zu einer unerwünschten Stammzelldifferenzierung oder zu zellulärer Seneszenz führen. Die Stammzelldifferenzierung wird in vivo durch verschiedene Faktoren ausgelöst, von denen einige in In-vitro-Stammzellkulturen reproduziert werden können. Einige Stammzelllinien sind quasi unsterblich und können unbegrenzt kultiviert werden. Daher ist es unerlässlich, den richtigen Stammzellentyp für Ihre Forschungsanwendung auszuwählen.

Die aktuellsten Fortschritte auf dem Gebiet der Stammzellen sind auf die Genombearbeitungstechnologie CRISPR und 3D-Zellkulturtechniken zurückzuführen. Fortgeschrittene Protokolle, wie z. B. die Erzeugung von Organoiden aus iPSC, haben den Wissenschaftlern aussagekräftigere In-vitro-„Krankheitsmodelle in der Petrischale“ an die Hand gegeben.