stammzellen - eine kurze einführung
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Stammzellen - Eine kurze Einführung. Sehr geehrter Sprecher…. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Stammzellen - Eine kurze Einführung
Diese Präsentation soll eine Hilfe für Wissenschaftler, Dozenten und Wissenschafts-vermittler für den flexiblen Einsatz darstellen. Dafür wird nicht immer jede Folie nützlich sein. Verwenden Sie einfach die Folien, die zu Ihrem Publikum passen, ergänzen Sie die Präsentation mit Ihren eigenen Folien oder nutzen Sie nur die Abbildungen.
Sehr geehrter Sprecher…
Notizen für ReferentenJede Folie in den Abschnitten “Grundlagen” und “Klonen” enthält Erläuterungen zur einfachen und allgemein verständlichen Erklärung der Hauptpunkte. Die detaillierteren Folien im letzten Abschnitt haben deutlich kürzere Notizen und setzen ein Grundwissen über Stammzellforschung voraus.
Weiterführende Informationen & MaterialDer 15-minütige Film “A Stem Cell Story” bietet eine hervorragende Einführung ins Thema Stammzellen und deckt viele der hier vorgestellten Konzepte ab (zu finden unter www.eurostemcell.org/films )Für Fragen oder Kommentare schreiben Sie uns unter http://www.eurostemcell.org/contact
InhaltGrundlagen der Stammzellbiologie: Für Schüler ab 16 Jahren oder Erwachsene mit
keinem oder wenig HintergrundwissenKlonen & Klonieren: Für Erwachsene mit keinem oder wenig Hintergrundwissen,
einführende Folien für Schüler ab 16 JahrenStammzellbiologie im Detail: Für informierte fachfremde Personen, z.B. Ärzte und
Wissenschaftler aus anderen Fachgebieten.
Grundlagen der Stammzellbiologie
Eine Lebensgeschichte…
Stammzelle
Was ist eine Stammzelle?
Stammzelle
Selbsterneuerung(Kopieren)
Spezialisierte Zellez.B. Muskelzelle, Nervenzelle
Differenzierung(Spezialisierung)
Was ist eine Stammzelle?
Identische Stammzellen
Stammzelle
Selbsterneuerung(Kopieren)
Stammzelle
Spezialisierte Zelle
Differenzierung(Spezialisierung)
1 Stammzelle
Selbsterneuerung – Erhältden Stammzellbestand
4 spezialisierte Zellen
Differenzierung – ersetzt tote oder beschädigte Zellen ein Leben lang
Warum selbsterneuern UND differenzieren?1 Stammzelle
Wo findet man Stammzellen?
Embryonale Stammzellen
Blastozyste – ein sehr früher Emryo
GewebestammzellenFötus, Baby und ein Leben lang
Arten von Stammzellen:1) Embryonale Stammzellen
Embryonale Stammzellen (ES-Zellen): Wo wir sie finden
Blastozyste
Äußere Zellschicht= ‘Trophektoderm’
Zellen im Inneren = ‘innere Zellmasse’
Embryonale Stammzellen entnommen aus der inneren Zellmasse
Kultur im Labor, um mehrZellen herzustellen
Flüssigkeit mit Nährstoffen
Embryonale Stammzellen (ES-Zellen): Was sie können
Embryonale Stammzellen
PLURIPOTENT
Alle möglichen Arten von spezialisierten Zellen
Differenzierung
Nerven-zellen
Kultur unter Bedingung B
Embryonale Stammzellen (ES-Zellen): Herausforderungen
Embryonale Stammzellen
Haut
Kultur unter Bedingung A
Blut
Kultur unter Bedingung C
Leber
Kultur unter Bedingung D
?
Arten von Stammzellen2) Gewebestammzellen
Gewebestammzellen:Wo wir sie finden
Muskeln
Haut
Oberfläche des Auges Gehirn
Brust
Darm
Knochenmark
Hoden
Gewebestammzellen:Was sie können
MULTIPOTENT
Blutstammzelle
Zu finden im Knochenmark
Differenzierung
Nur spezialisierte Zelltypen:Rote & weiße Blutkörperchen,
Blutplättchen
Arten von Stammzellen3)Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen)
Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen)
Körperzelle
‘genetische Reprogrammierung’= Hinzufügen bestimmter Gene zu der Zelle
Induzierte pluripotente Stammzelle (iPS-Zelle)
Verhält sich wie eine embryonale Stammzelle
Vorteil: keine Embryos benötigt! Alle möglichen Arten von spezialisierten Zellen
Kultur von iPS-Zellen im Labor
Differenzierung
Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen)
Körperzelle (Haut)
genetische Reprogrammierung
Pluripotente Stammzelle(iPS)
Differenzierung
Knochen
NervengewebeKnorpel
Haut
Muskel
Respiratorisches Epithelium
Stammzell-Jargon
Potenzial Ein Maß dafür, wie viele verschieden Zelltypen eine Stammzelle bilden kann
Pluripotent Kann alle Arten von spezialisierten Zellen des Körpers bilden Embryonale Stammzellen sind pluripotent
Multipotent Kann mehrere (multiple) Arten von spezialisierten Zellenbilden, aber nicht alle ZelltypenGewebestammzellen sind multipotent
Klonen & Klonieren
Klonen & KlonierenEs gibt zwei SEHR unterschiedliche Arten des Klonens:
Reproduktives Klonen
Zur Herstellung von 2 identischen Individuen
Sehr schwierig durchzuführen
Illegal beim Menschen
Molekulares Klonen (Klonieren)
Zum Verstehen, welche Funktion einbestimmtes Gen hat
Routine in biologischen Labors
gene 1
gene 2
Reproduktives Klonen
Entfernen des Zellkernsund Verwendung der
restlichen Zelle
Eizelle
Entnahme des Zellkerns (enthält die DNS)
Körperzelle
KlonIdentisch zu dem Individuum, aus dem der Zellkern kommt
Das Schaf Dolly
Molekulares Klonen: Mechanismen
Gen 1
Gen 2
2) Herstellung eines neuen DNS-Stückes
Gen 1
Gen 2
1) Entnahme der DNS aus dem Zellkern
Zelle 1 Zelle 2
Gen 1 Gen 2
3) Einfügen der neuen DNS in eine Testzelle und Anfertigung von Kopien
Gen 1
Zellen teilen sich
Tochterzellen habengleiche DNS
Gene 1 & 2 wurden geklont (kloniert)
Gen 2
Einfügen der neuen DNS
Molekulares Klonen: Anwendungen
NormalerMausembryo
Gen A fehlt
Entfernen eines Gens um zu sehen, ob irgendetwas anders ist
Funktionsverlust(“loss of function“)
Gen spielt eine Rolle beiFestlegung der Augenfarbe
Auge
ReportergenHinzufügen eines Gens,
das uns zeigt, ob ein anderes Gen aktiv ist
Gen ist nur in den blauen Bereichen aktiv
Verfolgung der Abstammung von Zellen
Markieren einer Gruppevon Zellen um zu sehen, wo die Tochterzellen sind
Gen wird an Zellen überallIm Körper weitergegeben
Stammzellbiologie im Detail
Gewebestammzellen und Hierarchien
Gewebestammzellen:Mechanismen der Gewebeerneuerung
Stammzelle
Vorbestimmte Vorläufer:- “sich vorübergehend rasch
vermehrende Zellen”(“transient amplifying cells”)
- multipotent- teilen sich sehr schnell
- keine Selbsterneuerung
Stammzelle:- Selbsterneuerung
- teilt sich wenig- großes Potenzial
- selten Spezialisierte Zellen:
- arbeiten- keine Teilung
Gewebestammzellen:Hämatopoetische Stammzellen (HSZ)
HSZ
Vorbestimmte Vorläufer
Neutrophile
NK-Zelle
Erythrozyten
Dendritische Zelle
PlättchenMegakaryozyt
Makrophage
Eosinophile
Basophile
B-Zelle
T-Zelle
Spezialisierte Zellen
Knochenmark
Gewebestammzellen:Neurale Stammzellen (NSZ)
NSZ
GehirnVorbestimmte Vorläufer Spezialisierte Zellen
Nervenzellen
Interneurone
Oligodendrozyten
Typ 2 Astrozyten
Typ 1 Astrozyten
Gewebestammzellen:Darmstammzellen (DSZ)
DSZ
DünndarmVorbestimmte Vorläufer
Paneth-Zellen
Enterozyten(Saumzellen)
Becherzellen
Endokrine Zellen
Spezialisierte Zellen
Gewebestammzellen:Mesenchymale Stammzellen (MSZ)
MSZ
Knochenmark
Vorbestimmte Vorläufer
Knochen (Osteoblasten)
Knorpel (Chondrozyten)
Fett (Adipozyten)
Spezialisierte Zellen
Das zu Hause der Stammzellen: Die Stammzellnische
Stammzellnischen
Direkter Kontakt Gelöste Faktoren Intermediär-Zelle
Stammzelle
Nische
NischeMikroumgebung von Stammzellen, die den Erhaltder Zellen ermöglicht und Signale aussendet, die Selbsterneuerung und Differenzierung steuern
QuellenBildquellenVielen Dank an die folgenden Personen für die Erlaubnis, ihre Abbildungen zu verwenden:
Folie 17, iPS-Zellen: Keisuke Kaji, Universität Edinburgh, GroßbritannienFolie 27, Blutzellen-Abbildung: Jonas Larsson, Lund Universität, SchwedenFolie 29, Darmzellen-Abbildung: Hans Clevers und Nick Barker, Hubrecht Institut, Niederlande
Sollten Sie beabsichtigen, die oben genannten Abbildungen außerhalb dieser Präsentation zu benutzen, kontaktieren Sie bitte den Besitzer. Alle anderen Abbildungen können ohne Einschränkungen weiterbenutzt werden.
DanksagungUnserer besonderer Dank gilt Dr. Christele Gonneau für die Entwicklung dieser Präsentation und ihre unermüdliche Bereitschaft, zu gewährleisten, dass die Notizen korrekt sind.
Danke auch an Freddy Radtke vom EPFL in der Schweiz, dessen Folie wir kopiert haben um Folie 27 über Gewebestammzellen zu erstellen.