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Stand der Forschung mit Stammzellen


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2. Stand der Forschung mit Stammzellen

2.1 Einleitung

Das Krankheitsspektrum in den entwickelten Industriegesellschaften wird heute von chronischen Erkrankungen dominiert, die zu einem schleichenden Funktionsverlust wichtiger Gewebe oder Organsysteme führen. Auch infolge steigender Lebenserwartung und eines höheren Anteils älterer Menschen verschärft sich die Situation, da sich viele der Krankheitsbilder erst in höherem Alter manifestieren. Der Funktionsverlust kann Folge chronischer Entzündungen, zellulärer Entartung oder Degeneration sein. Hinzu kommen Organschäden durch Verletzungen oder exogene toxische Einflüsse. Durch klassische Therapiemaßnahmen können diese Erkrankungen meist nicht geheilt werden, sondern müssen mit erheblichem Aufwand unter permanenter Behandlung bleiben, was oft mit einer erheblichen Einschränkung der Lebensqualität verbunden ist. Letztlich bleibt in vielen Fällen bei vollständigem Ausfall der Organfunktion nur die Organtransplantation. Ihr Einsatz stößt jedoch durch die limitierte Verfügbarkeit von Spenderorganen an Grenzen, und die notwendige Suppression von Abstoßungsreaktionen ist mit gravierenden Nebenwirkungen und hohen Kosten verbunden. Zudem existieren nicht für alle Organe routinemäßige Transplantationsverfahren.

Die regenerative Medizin und dabei insbesondere die Nutzung von Stammzellen (SZ) bietet hier einen neuen Behandlungsansatz, mit dem funktionsgestörte Gewebe und Organe durch Nutzung des (idealerweise körpereigenen) Regenerationspotenzials wiederhergestellt warden können bzw. sollen. Mittelfristig sollte es möglich sein, einzelne Organfunktionen zu ersetzen und damit neue Behandlungsmöglichkeiten für Erkrankungen zu finden, die, wie das Parkinson-Syndrom oder der jugendliche Diabetes mellitus, auf dem Ausfall nur einiger ganz spezifischer Zelltypen beruhen. Gleichzeitig sind deutliche Fortschritte bei der Rekonstruktion komplexerer Gewebe zu erwarten. Durch die Verwendung körpereigener Zellen könnten zudem die immunologischen Abwehrreaktionen, die ein zentrales Problem bei der Transplantation allogener Organe darstellen, umgangen werden. Stammzellen sind alle undifferenzierten Zellen eines Organismus, die sich zum einen selbst vermehren und zum anderen auch reifere, differenziertere Tochterzellen hervorbringen können.

Sie sind die Voraussetzung für das Entstehen komplexer Organismen. Eine einzige Zelle erzeugt durch Teilung und Differenzierung letztlich einen kompletten Organismus. So besteht der menschliche Körper aus knapp 100 Billionen Zellen (1014), die sich in 200 bis 300 verschiedene Zelltypen untergliedern. Diese Zelltypen sind im Prozess der Differenzierung entstanden, der auf präzisen genetischen Schaltprozessen beruht, bei denen zelltypabhängig verschiedene Sets der etwa 35.000 menschlichen Gene aktiviert sind.

Grundsätzlich nimmt während der Embryonalentwicklung das Entwicklungspotenzial von Zellen ab. Allgemein wird angenommen, dass bei menschlichen Embryonen die Zellen bis mindestens zum Achtzellstadium totipotent sind, während sich das Potenzial der Zellen im Verlauf der weiteren Entwicklung von dieser Totipotenz über eine Pluripotenz bis hin zur Multipotenz reduziert. Die Abgrenzung der einzelnen Begriffe voneinander ist jedoch nicht immer einfach und in verschiedenen Wissenschaftsbereichen existieren zum Teil unterschiedliche Definitionen dieser Begriffe. Des Weiteren definieren naturwissenschaftliche Forscher die Grenzen zwischen „pluri“ (mehr) und „multi“ (viel) unterschiedlich, und die gleichen Zellen werden manchmal Stammzellen und manchmal Vorläuferzellen (Precursor cells oder Progenitorzellen) zugeordnet.

Die embryonalen Stammzellen (ESZ), welche der inneren Zellmasse der Blastozyste entstammen, haben ein sehr hohes Differenzierungspotenzial und können so gut wie alle Zellen des erwachsenen Körpers hervorbringen. Ein vollständiges Lebewesen lässt sich allerdings nicht aus diesen Zellen generieren, weshalb sie pluripotent genannt werden.

Die somatischen / adulten Stammzellen (SSZ) des Körpers besitzen in der Regel ein weiter reduziertes Potenzial. Ihre Funktion im Körper ist auch viel spezifischer, da ihre Aufgabe in der Bildung und Regeneration bestimmter Organe des Körpers liegt. So werden z. B. Blutzellen beständig neu von Knochenmarkstammzellen gebildet, um verbrauchte oder abgestorbene Zellen zu ersetzen. In aktuellen Arbeiten wurden Ergebnisse vorgestellt, die darauf schließen lassen, dass das Potenzial gewebsspezifischer SZ höher ist als zunächst angenommen.

Die zunächst statisch angenommenen Grenzen zwischen den von den drei Keimblättern Ektoderm, Mesoderm und Entoderm abgeleiteten Organen könnten somit überwunden werden. Nach diesen Daten sollte es möglich sein, dass z. B. Blutstammzellen mesodermaler Herkunft auch Nervenzellen bilden, die normalerweise vom Ektoderm abgeleitet sind. Eine abschließende Einschätzung ist jedoch derzeit noch nicht möglich, da sich zahlreiche erste Befunde nicht wiederholen ließen, bzw. durch andere Prozesse erklärt wurden, so dass nach wie vor der Grad der Entwicklungsfähigkeit (Plastizität) adulter Stammzellen noch nicht definiert ist.




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