Arten von Stammzellen und ihre Verwendung

Stammzellen sind das natürliche Reservoir des Körpers für Zellwachstum und -reparatur. Sie ersetzen spezialisierte Zellen, die durch Nutzung oder Beschädigung verloren gegangen sind. 

Wir müssen ständig neue Zellen bilden, damit unser Körper funktioniert. Einige spezialisierte Zellen (wie Blut- und Muskelzellen) sind nicht in der Lage, durch Zellteilung neue Kopien von sich selbst zu erstellen. Stattdessen müssen sie aus Populationen von Stammzellen wieder aufgefüllt werden. 

Stammzellen haben die einzigartige Fähigkeit, bei ihrer Teilung sowohl Kopien von sich selbst (Selbsterneuerung) als auch andere, spezialisiertere Zelltypen (Differenzierung) zu produzieren. Welchen Weg sie einschlagen, hängt von den Bedürfnissen des Körpers ab.   

Stammzellen sind für die Erhaltung von Geweben wie Blut, Haut und Darm, die einem kontinuierlichen Umsatz (Zellersatz) unterliegen, sowie von Muskeln, die je nach Bedarf des Körpers aufgebaut werden können und bei körperlicher Anstrengung häufig beschädigt werden, unerlässlich. 

Stammzellen sind nicht spezialisiert. Im Gegensatz zu roten Blutkörperchen, die Sauerstoff durch den Blutkreislauf transportieren, oder Muskelzellen, die zusammen mit anderen Zellen für Bewegung sorgen, haben Stammzellen keine spezialisierten physiologischen Eigenschaften. Diese Zellen werden als undifferenziert bezeichnet. 

Stammzellen können sich teilen und immer wieder identische Kopien von sich selbst produzieren. Dieser Prozess wird als Selbsterneuerung bezeichnet und setzt sich während des gesamten Lebens des Organismus fort. Die Selbsterneuerung ist die zweite der drei definierenden Eigenschaften von Stammzellen. Spezialisierte Zellen wie Blut- und Muskelzellen replizieren sich normalerweise nicht, indem sie Kopien von sich selbst produzieren. Das bedeutet, dass sie sich nicht selbst ersetzen können, wenn sie durch Krankheit oder Verletzung schwer beschädigt werden. 

Die dritte definierende Eigenschaft von Stammzellen ist die Fähigkeit, spezialisiertere Zelltypen im Körper zu produzieren. Dieser Prozess wird als Differenzierung oder Reifung bezeichnet. Stammzellen in verschiedenen Geweben unterscheiden sich in der Anzahl und Art der Zellen, die sie produzieren können. Männliche Keimbahnstammzellen beispielsweise produzieren nur Spermien, aber sie sind Stammzellen: Sie sind undifferenziert, können sich selbst erneuern und bilden die spezialisierten Zellen, die Spermien. 

Viele Menschen glauben, dass Stammzellen aus einem frühen Embryo stammen und in jede Art von Zelle umgewandelt werden können. Dies trifft jedoch nicht auf alle Stammzellen zu. Tatsächlich haben wir unser ganzes Leben lang Stammzellen in unserem Körper. 

Stammzellen können in drei Kategorien unterteilt werden: 

1. Embryonale Stammzellen: Hierbei handelt es sich um Zellen, die im Labor gezüchtet wurden, nachdem sie dem frühen Embryo entnommen wurden. Diese können sich in jede Art von spezialisierter Zelle verwandeln. 

2. Induzierte pluripotente Stammzellen: Hierbei handelt es sich um ehemalige spezialisierte Zellen, die einem Erwachsenen entnommen und im Labor „entdifferenziert“ wurden, um sie in einen undifferenzierten oder unspezialisierten Zustand zurückzuversetzen. Sie ähneln embryonalen Stammzellen, da sie sich in jede Art von spezialisierter Zelle verwandeln können. Die Labortechnik, mit der diese Zellen hergestellt werden, wurde 2006 entdeckt. Diese Zellen werden auch als iPS-Zellen, iPSCs oder „umprogrammierte“ Stammzellen bezeichnet. 

3. Gewebespezifische Stammzellen: Hierbei handelt es sich um Zellen, die sich unser ganzes Leben lang in unserem Körper befinden. Sie sind nicht in der Lage, jede Art von Zelle zu bilden, aber sie sind oft in der Lage, mehrere Zelltypen zu bilden, um das Gewebe, mit dem sie verbunden sind, zu erneuern. Sie werden auch als „adulte Stammzellen“ bezeichnet. 

Weitere Informationen über die Eigenschaften dieser verschiedenen Arten von Stammzellen und die aktuelle Forschungsarbeit finden Sie in unseren anderen Factsheets. 

Stammzellen sind wichtige Werkzeuge für die Krankheitsforschung und bieten ein großes Potenzial für den Einsatz in der Klinik. 

Derzeit werden ESCs und iPSCs hauptsächlich für die Krankheitsmodellierung, für Arzneimitteltests oder zur Verbesserung unseres Verständnisses der grundlegenden Biologie dieses Zelltyps verwendet. 

Einige adulte Stammzellquellen werden derzeit für klinische Zwecke verwendet, wie z. B. für hämatopoetische Blutstammzelltransplantationen (auch Blutstammzelltransplantationen oder Knochenmarktransplantationen genannt). 

Bis 2023 wurden 100 Fälle klinischer Studien mit ESCs/iPSCs durchgeführt oder sind noch im Gange. Es sind noch viele weitere Studien erforderlich, bevor Therapeutika für mehr Patienten zugelassen werden können.