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12. Doppelstunde
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Max F. Perutz Laboratories
Kapitel 1.2:
Klassifikation der Stammzellenund Stammzelllinien
Max F. Perutz Laboratories
Georg Weitzer
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Welche Stammzelllinien gibt es?
• Embryonale Stammzellen ESCs + ESLCs ~20
• Primäre Keimbahnzellen PGCs >EGCs ~5 [Mouse, Pig, Cow, Man, Chicken]
• Embryonale Teratokarzinomzellen ECCs (TCCs) 2
•Knochenmarkstammzellen
•Hämatopoetische Stammzellen HSCs 0
•Mesenchymale Stammzellen MSCs 0
• Somatische Stammzellen SSCs 0
•Darm, Haut, Hirn, Gonaden, Herz, Fett … (existieren nur in „Nischen“) 0
Spezies
Max F. Perutz Laboratories
Georg Weitzer
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Kapitel 1.3:
Eigenschaften von Stammzelllinien
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Was ist eine Stammzelllinie?
• Selbsterneuerungsfähigkeit (self renewal capacity)= nicht endend wollende Teilung zu Tochterzellen (TZ)
mit identischen Potenzial und Eigenschaften wie Mutterzelle (MZ).Derzeit Passagen (P) > 100; somatische Zellen werden spätestens bei P=80 senescent.
• Klonalität, Klonierbarkeit (clonality)
= Fähigkeit als einzelne Zelle zu überleben und sich zu vermehren. In vivo wohl immer Helfer- oder Nischenzellen dabei.
• Differenzierungspotenzial (potency of differentiation)
= Anzahl der Möglichkeiten in somatische Zellen zu differenzieren
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Anmerkung: Eutheria sind Mammalia (Säugetiere) mit Plazenta.
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Max F. Perutz Laboratories
Selbsterneuerungsfähigkeit
MZ MZ
Symmetrische Zellteilung Asymmetrische Zellteilung
Somatische Zelle
TZ
TZStammzelle
Stammzellen
StammzelleD
ifferenzierung
Max F. Perutz Laboratories
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Max F. Perutz Laboratories
Selbsterneuerungsfähigkeit
Es wird angenommen das diese durch sogenannte „Stemness Factors“ gewährleistet wird.
Transkriptionsfaktoren:Oct 3/4 (Gen: Pou5f1)NanogSox2
Wachstumsfaktoren:IL6 Familie > JAK / STAT SignaltransduktionswegTgf-ß Familie > Smad Signaltransduktionsweg
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Klonalität
MZ
TZStammzelle
Stammzellen
Instructive signal
(in Nische)
Helferzelle
In vitro
In vivo
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Max F. Perutz Laboratories
Potenzialität (in vitro + in vivo)
MZ
Somatische Zellen
Stammzelle
A
B
C
Max F. Perutz Laboratories
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Potenz(ialität) von ES Zellen
ES Zellen differenzieren zu “allen” Zelltypen (~200)Keimzellen (Eizellen und Spermien)
Leber-, Herz- Fett- Blutzellen etc.
in vitroin vivo
Chimäre Mäuse Embryoid Bodies
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Beweis:
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Max F. Perutz Laboratories
Potenzialität (in vitro + in vivo)
MZ
Somatische Zellen A
Stammzelle
Somatische Zellen B
(künstlich)
Stammzelle
*
* Wundheilung: Myofibroblasten
**
** Reprogrammierung
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Totipotenz (Omnipotenz): Oocyten, 2-8 Blastomere ? (siehe Embryoentwicklung)
(Spermium ?)
Pluripotenz: ESCs, EGCs, PGCs (Im Gegensatz zu den Maus ESCs, machen Menschen ESCs auch trophektodermale Zellen)
Multipotenz: MSCs, HSCs ?
Impotenz (Nullipotenz): somatic cells - falsch:
Plastizität, Transdifferentiation, Redifferenzierung
- künstlich: Reprogrammierung
Abstufungen der Potenzialität:
Wernig et al., 2007: Link to paper
Takahashi and Yamanaka, 2006: Link to paper
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Georg Weitzer
http://edoc.hu-berlin.de/dissertationen/kraemer-liv-2005-04-15/HTML/Kraemer_html_664dc9ac.gif
Chou et al. Exp. Cell Res. 2007
Vimentin (IFs) Smooth muscle actin (SMA)
Wundheilung: Plastizität / Transdifferentiation
Fibroblast (fb) Myofibroblast (mfb)
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Max F. Perutz Laboratories
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Reprogramming:
Künstliche Herstellung von sogenannten induced pluripotent stem cells.
Kit Rodolfa and Kevin Eggan2006, Cell 126, 652-655.
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Lernunterlagen:
R. Lanza / R. Gardener Kapitel „Stemness“
Siehe links auf der homepage.