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Stammzellen - Eine kurze Einführung. Diese Präsentation soll eine Hilfe für Wissenschaftler, Dozenten und Wissenschafts- vermittler für den flexiblen.

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Präsentation zum Thema: "Stammzellen - Eine kurze Einführung. Diese Präsentation soll eine Hilfe für Wissenschaftler, Dozenten und Wissenschafts- vermittler für den flexiblen."—  Präsentation transkript:

1 Stammzellen - Eine kurze Einführung

2 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 Referenten Jede 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 & Material Der 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 ) Für Fragen oder Kommentare schreiben Sie uns unter Inhalt Grundlagen der Stammzellbiologie: Für Schüler ab 16 Jahren oder Erwachsene mit keinem oder wenig Hintergrundwissen Klonen & Klonieren: Für Erwachsene mit keinem oder wenig Hintergrundwissen, einführende Folien für Schüler ab 16 Jahren Stammzellbiologie im Detail: Für informierte fachfremde Personen, z.B. Ärzte und Wissenschaftler aus anderen Fachgebieten.

3 Grundlagen der Stammzellbiologie

4 Eine Lebensgeschichte…

5 Stammzelle Was ist eine Stammzelle? Stammzelle Selbsterneuerung (Kopieren) Spezialisierte Zelle z.B. Muskelzelle, Nervenzelle Differenzierung (Spezialisierung)

6 Was ist eine Stammzelle? Identische Stammzellen Stammzelle Selbsterneuerung (Kopieren) Stammzelle Spezialisierte Zelle Differenzierung (Spezialisierung)

7 1 Stammzelle Selbsterneuerung – Erhält den Stammzellbestand 4 spezialisierte Zellen Differenzierung – ersetzt tote oder beschädigte Zellen ein Leben lang Warum selbsterneuern UND differenzieren? 1 Stammzelle

8 Wo findet man Stammzellen? Embryonale Stammzellen Blastozyste – ein sehr früher Emryo Gewebestammzellen Fötus, Baby und ein Leben lang

9 Arten von Stammzellen: 1) Embryonale Stammzellen

10 Embryonale Stammzellen (ES-Zellen): Wo wir sie finden Embryonale Stammzellen entnommen aus der inneren Zellmasse Kultur im Labor, um mehr Zellen herzustellen Flüssigkeit mit Nährstoffen

11 Embryonale Stammzellen (ES-Zellen): Was sie können Embryonale Stammzellen PLURIPOTENT Alle möglichen Arten von spezialisierten Zellen Differenzierung

12 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 ?

13 Arten von Stammzellen 2) Gewebestammzellen

14 Gewebestammzellen: Wo wir sie finden Muskeln Haut Oberfläche des Auges Gehirn Brust Darm Knochenmark Hoden

15 Gewebestammzellen: Was sie können MULTIPOTENT Blutstammzelle Zu finden im Knochenmark Differenzierung Nur spezialisierte Zelltypen: Rote & weiße Blutkörperchen, Blutplättchen

16 Arten von Stammzellen 3)Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen)

17 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

18 Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) Körperzelle (Haut) genetische Reprogrammierung Pluripotente Stammzelle (iPS) Differenzierung Knochen Nervengewebe Knorpel Haut Muskel Respiratorisches Epithelium

19 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 Zellen bilden, aber nicht alle Zelltypen Gewebestammzellen sind multipotent

20 Klonen & Klonieren

21 Es 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 ein bestimmtes Gen hat Routine in biologischen Labors gene 1 gene 2

22 Reproduktives Klonen Entfernen des Zellkerns und Verwendung der restlichen Zelle Eizelle Entnahme des Zellkerns (enthält die DNS) Körperzelle Klon Identisch zu dem Individuum, aus dem der Zellkern kommt Das Schaf Dolly

23 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 1Zelle 2 Gen 1 Gen 2 3) Einfügen der neuen DNS in eine Testzelle und Anfertigung von Kopien Gen 1 Zellen teilen sich Tochterzellen haben gleiche DNS Gene 1 & 2 wurden geklont (kloniert) Gen 2 Einfügen der neuen DNS

24 Molekulares Klonen: Anwendungen Normaler Mausembryo Gen A fehlt Entfernen eines Gens um zu sehen, ob irgendetwas anders ist Funktionsverlust (loss of function) Gen spielt eine Rolle bei Festlegung der Augenfarbe Auge Reportergen Hinzufügen 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 Gruppe von Zellen um zu sehen, wo die Tochterzellen sind Gen wird an Zellen überall Im Körper weitergegeben

25 Stammzellbiologie im Detail

26 Gewebestammzellen und Hierarchien

27 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

28 Gewebestammzellen: Hämatopoetische Stammzellen (HSZ) HSZ Vorbestimmte Vorläufer Neutrophile NK-Zelle Erythrozyten Dendritische Zelle Plättchen Megakaryozyt Makrophage Eosinophile Basophile B-Zelle T-Zelle Spezialisierte Zellen Knochenmark

29 Gewebestammzellen: Neurale Stammzellen (NSZ) NSZ Gehirn Vorbestimmte Vorläufer Spezialisierte Zellen Nervenzellen Interneurone Oligodendrozyten Typ 2 Astrozyten Typ 1 Astrozyten

30 Gewebestammzellen: Darmstammzellen (DSZ) DSZ Dünndarm Vorbestimmte Vorläufer Paneth-Zellen Enterozyten (Saumzellen) Becherzellen Endokrine Zellen Spezialisierte Zellen

31 Gewebestammzellen: Mesenchymale Stammzellen (MSZ) MSZ Knochenmark Vorbestimmte Vorläufer Knochen (Osteoblasten) Knorpel (Chondrozyten) Fett (Adipozyten) Spezialisierte Zellen

32 Das zu Hause der Stammzellen: Die Stammzellnische

33 Stammzellnischen Direkter Kontakt Gelöste Faktoren Intermediär-Zelle Stammzelle Nische Mikroumgebung von Stammzellen, die den Erhalt der Zellen ermöglicht und Signale aussendet, die Selbsterneuerung und Differenzierung steuern

34 Quellen Bildquellen Vielen Dank an die folgenden Personen für die Erlaubnis, ihre Abbildungen zu verwenden: Folie 17, iPS-Zellen: Keisuke Kaji, Universität Edinburgh, Großbritannien Folie 27, Blutzellen-Abbildung: Jonas Larsson, Lund Universität, Schweden Folie 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. Danksagung Unserer 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.


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