12. Doppelstunde

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Max F. Perutz Laboratories

Kapitel 1.2:

Klassifikation der Stammzellenund Stammzelllinien

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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

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Georg Weitzer

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Kapitel 1.3:

Eigenschaften von Stammzelllinien

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Georg Weitzer

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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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Selbsterneuerungsfähigkeit

MZ MZ

Symmetrische Zellteilung Asymmetrische Zellteilung

Somatische Zelle

TZ

TZStammzelle

Stammzellen

StammzelleD

ifferenzierung

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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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Potenzialität (in vitro + in vivo)

MZ

Somatische Zellen

Stammzelle

A

B

C

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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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Potenzialität (in vitro + in vivo)

MZ

Somatische Zellen A

Stammzelle

Somatische Zellen B

(künstlich)

Stammzelle

*

* Wundheilung: Myofibroblasten

**

** Reprogrammierung

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Georg Weitzer

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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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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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.