2. Doppelstunde

Klassifikation der Stammzellen Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Kapitel 1.2: Klassifikation der Stammzellen und Stammzelllinien

Welche Stammzelllinien gibt es? Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Welche Stammzelllinien gibt es? Spezies 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

Eigenschaften von Stammzelllinien Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Kapitel 1.3: Eigenschaften von Stammzelllinien

Was ist eine Stammzelllinie? Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories 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 Anmerkung: Eutheria sind Mammalia (Säugetiere) mit Plazenta.

Selbsterneuerungsfähigkeit Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Selbsterneuerungsfähigkeit Symmetrische Zellteilung Asymmetrische Zellteilung MZ MZ Stammzelle TZ TZ Stammzelle Differenzierung Stammzellen Somatische Zelle

Selbsterneuerungsfähigkeit Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Selbsterneuerungsfähigkeit Es wird angenommen das diese durch sogenannte „Stemness Factors“ gewährleistet wird. Transkriptionsfaktoren: Oct 3/4 (Gen: Pou5f1) Nanog Sox2 Wachstumsfaktoren: IL6 Familie > JAK / STAT Signaltransduktionsweg Tgf-ß Familie > Smad Signaltransduktionsweg

Klonalität In vitro In vivo MZ Stammzelle TZ Instructive signal Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Klonalität MZ Stammzelle In vitro TZ Instructive signal Stammzellen Helferzelle (in Nische) In vivo

Potenzialität (in vitro + in vivo) Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Potenzialität (in vitro + in vivo) A MZ B Stammzelle C Somatische Zellen

Potenz(ialität) von ES Zellen Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Potenz(ialität) von ES Zellen ES Zellen differenzieren zu “allen” Zelltypen (~200) Keimzellen (Eizellen und Spermien) Leber-, Herz- Fett- Blutzellen etc. Beweis: Chimäre Mäuse Embryoid Bodies in vitro in vivo

Potenzialität (in vitro + in vivo) Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Max F. Perutz Laboratories Potenzialität (in vitro + in vivo) * MZ ** (künstlich) Stammzelle Stammzelle Somatische Zellen A Somatische Zellen B ** Reprogrammierung * Wundheilung: Myofibroblasten

Abstufungen der Potenzialität: Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Abstufungen der Potenzialität: 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 Takahashi and Yamanaka, 2006: Link to paper Wernig et al., 2007: Link to paper

Wundheilung: Plastizität / Transdifferentiation Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Wundheilung: Plastizität / Transdifferentiation Smooth muscle actin (SMA) Vimentin (IFs) Chou et al. Exp. Cell Res. 2007 http://edoc.hu-berlin.de/dissertationen/kraemer-liv-2005-04-15/HTML/Kraemer_html_664dc9ac.gif Fibroblast (fb) Myofibroblast (mfb)

Kit Rodolfa and Kevin Eggan 2006, Cell 126, 652-655. Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Reprogramming: Künstliche Herstellung von sogenannten induced pluripotent stem cells. Kit Rodolfa and Kevin Eggan 2006, Cell 126, 652-655.

Lernunterlagen: R. Lanza / R. Gardener Kapitel „Stemness“ Max F. Perutz Laboratories Georg Weitzer Lernunterlagen: R. Lanza / R. Gardener Kapitel „Stemness“ Siehe links auf der homepage.