Genetik und Biotechnologie: Von DNA bis Stammzellen

Die Gen-Revolution: Biotechnologie

Historische Einführung

Friedrich Miescher: Entdeckung der Nukleinsäure

Der Schweizer Biologe Friedrich Miescher arbeitete mit Kernen weißer Blutkörperchen und entdeckte dabei eine seltsame Substanz, die er Nuclein nannte. Später wurde diese als Desoxyribonukleinsäure (DNA) bekannt. Er veröffentlichte seine Arbeit im Jahr 1871.

Frederick Griffith: Das Transformationsprinzip

Frederick Griffith (1879-1941), ein britischer Genetiker und medizinischer Offizier, entdeckte das sogenannte „Transformationsprinzip“. Er führte ein berühmtes Experiment durch, das als eines der ersten zeigte, dass Bakterien genetische Informationen durch einen Prozess namens Transformation übertragen konnten. Das Transformationsprinzip ist das, was heute als DNA bekannt ist.

Griffiths Experiment

Im Jahr 1944 reinigten Oswald Avery, Colin MacLeod und Maclyn McCarty die DNA und zeigten, dass sie das Transformationsprinzip war. Dies war das Molekül, das für die bakterielle Transformation verantwortlich war.

Im Jahr 1952 bestätigten Alfred Hershey und Martha Chase, dass die DNA und nicht das Protein die genetischen Anweisungen von Zellen trägt.

Ebenfalls im Jahr 1952 erstellte Rosalind Franklin, eine englische Biophysikerin und Kristallographin, ein Röntgenbeugungsbild (das berühmte Foto 51). Dieses Bild deutete darauf hin, dass die DNA aus zwei Ketten besteht, die sich spiralförmig umeinander winden, und war entscheidend für die Bestätigung der Struktur des DNA-Moleküls.

DNA: Das Geheimnis des Lebens

Desoxyribonukleinsäure oder DNA ist das Molekül, das für die Übertragung der genetischen Information aller Lebewesen verantwortlich ist.

Es ist ein großes Molekül, das aus der Verbindung kleinerer Einheiten, den Nukleotiden, besteht. Diese Nukleotide sind die Bausteine einer langen Kette und setzen sich wiederum zusammen aus: einem Phosphorsäuremolekül (Phosphat), einer Pentose (Zucker) und einer stickstoffhaltigen Base.

Struktur und Funktion der DNA

Nukleotide und Sequenz

Die Nukleotide sind in unverzweigten Ketten miteinander verbunden. Die Reihenfolge, in der sie verknüpft sind, wird als Sequenz bezeichnet. Diese Sequenz ist von großer Bedeutung, da sie das Protein bestimmt, welches für die Erhaltung und Entwicklung des Lebens entscheidend ist.

DNA: Eine spezielle Spirale

DNA besteht aus zwei langen Nukleotidketten, die zu einer Doppelhelix verdreht sind. Beide Ketten sind chemisch komplementär, da die stickstoffhaltigen Basen an der Innenseite der Doppelhelix miteinander verbunden sind.

• Das DNA-Molekül von Viren besteht aus einer linearen oder zirkulären (manchmal mehreren) Kette, die in eine Proteinhülle, das Kapsid, eingebettet ist.
• Die DNA von prokaryotischen Zellen sowie die DNA in Chloroplasten und Mitochondrien eukaryotischer Zellen ist eine runde Doppelhelix (in manchen Bakterien ist sie linear).
• Innerhalb eukaryotischer Zellen ist die DNA mit speziellen Proteinen, den Histonen, assoziiert und bildet das Chromatin. Während der Zellteilung kondensiert das Chromatin und bildet Chromosomen, stäbchenförmige Strukturen.
• Jedes Segment des Chromosoms, das die DNA und damit die Anweisungen für ein Protein enthält, ist ein Gen.

Die DNA kann ihre Informationen auf drei Weisen weitergeben: durch die Anfertigung von Kopien ihrer selbst (Replikation) oder über RNA (Transkription und Translation).

Die DNA repliziert sich

Das DNA-Molekül ist das einzige Molekül in Lebewesen, das eine exakte Kopie von sich selbst anfertigen kann. Dieser Prozess wird Replikation genannt. Dadurch erben die Tochterzellen die gleiche genetische Ausstattung wie die Mutterzelle, und die Information wird somit von Generation zu Generation weitergegeben.

Die DNA-Helix wird von den Histonen gelöst und öffnet sich wie ein Reißverschluss, sodass die DNA-Stränge als Vorlage für komplementäre Stränge dienen können.

Nun treten DNA-Polymerasen in Aktion, die Nukleotide nach dem System der komplementären Basenpaarung A=T und C≡G miteinander verbinden.

Am Ende des Prozesses entstehen zwei Doppelstrang-DNA-Moleküle. Jedes Molekül besteht aus einem alten und einem neu synthetisierten Strang (semikonservative Replikation).

Während der Replikation können manchmal Fehler auftreten, die zu Mutationen führen. Die meisten Mutationen haben keine Konsequenzen, andere verursachen bestimmte Arten von Krankheiten, degenerativen Prozessen und malignen Erkrankungen wie Krebs. Wieder andere sind zusammen mit der natürlichen Auslese für den evolutionären Prozess verantwortlich.

Auf dieser Eigenschaft der DNA, sich selbst zu kopieren, basieren viele Techniken der modernen Molekularbiologie.

Die DNA überträgt ihre Informationen

In den Genen ist die Information für die Synthese von Proteinen gespeichert. Proteine sind große Moleküle, die aus der Verbindung einfacherer Einheiten, den Aminosäuren, bestehen. Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, deren Reihenfolge durch den genetischen Code festgelegt wird.

Proteine haben sehr vielfältige und spezifische Funktionen. Sie bilden unterschiedliche Strukturen und regulieren sowie koordinieren die Funktionen verschiedener Organe. Sie sind verantwortlich für die biologische Aktivität und verleihen jedem Individuum seine Art und Spezifität.

Translation oder Proteinsynthese

Im Zytoplasma tritt die mRNA in ein Ribosom ein, das die verschlüsselte Nachricht liest und in ein Protein übersetzt. Als „Wörterbuch“ dient der genetische Code, der jeder Abfolge von Basen (Triplett) eine Aminosäure (von 20 möglichen) zuweist.

• Jede Gruppe von drei mRNA-Basen wird als Codon oder Triplett bezeichnet.
• Das Ribosom bewegt sich entlang des mRNA-Strangs, liest die Codons und fügt die entsprechenden Aminosäuren zusammen, die von der tRNA (Transfer-RNA) transportiert werden (mittels Anticodon).

Der genetische Code

Der genetische Code stellt die Äquivalenz zwischen der Sprache der mRNA (Basensequenz) und der Sprache der Proteine (Aminosäuresequenz) her.

Biotechnologie: Eine Reihe von Technologien

Seit jeher hat der Mensch Biotechnologie genutzt, wenn auch oft auf empirische Weise und ohne vorherige wissenschaftliche Erkenntnisse. Beispiele hierfür sind die Gärung zur Herstellung von Käse, Joghurt, Brot, Wein oder Bier, der Einsatz von Mikroorganismen zur Verbesserung von Kulturpflanzen und zur Schädlingsbekämpfung oder die Herstellung von Antibiotika, Impfstoffen, Vitaminen, Aminosäuren und Enzymen.

Die moderne Biotechnologie wendet das Wissen der Genetik und Biochemie an.

Die moderne Biotechnologie ist die gezielte Manipulation von genetischem Material (DNA) lebender Organismen, um Produkte herzustellen oder zu modifizieren, Tiere oder Pflanzen zu verbessern oder Mikroorganismen mit spezifischen Fähigkeiten zu entwickeln.

Ihre Entwicklung erfordert genetische und biochemische Studien, die es ermöglichen, die Mechanismen der Entschlüsselung und Expression der in den Genen enthaltenen Informationen zu identifizieren, sowie die Entwicklung von Werkzeugen und Techniken.

So können spezifische DNA-Fragmente eines jeden Organismus geschnitten, getrennt, eingefügt, reproduziert und sequenziert werden. Ein DNA-Fragment von Interesse kann von einem Spenderorganismus in ein anderes DNA-Molekül, den sogenannten Vektor, eingefügt werden, um eine neue Kombination zu erhalten.

Rekombinante DNA ist jedes DNA-Molekül, das aus verschiedenen DNA-Segmenten gebildet wird.

Rekombinante DNA-Technologie

1. Zelluläre Enzyme

• Restriktionsenzyme oder Restriktionsendonukleasen: Diese werden von Bakterien synthetisiert, um ihre eigene DNA vor invasiver Fremd-DNA zu schützen. Sie wirken als chemische Schere und schneiden die Fremd-DNA.
• Ligasen: Enzyme, die DNA-Fragmente miteinander verbinden, indem sie die Enden verknüpfen.

2. Analyse von DNA-Fragmenten (Agarosegelelektrophorese)

Einmal geschnitten, können DNA-Fragmente unterschiedlicher Größe durch die Technik der Agarosegelelektrophorese getrennt und analysiert werden.

• Trennung von DNA-Fragmenten nach Größe und elektrischer Ladung.
• Die DNA ist negativ geladen. Durch Anlegen von elektrischem Strom bewegen sich die DNA-Fragmente durch das Gel in Richtung der positiven Elektrode.
• Agarose-Gel wirkt wie ein Molekularsieb: Kleinere Stücke bewegen sich schneller, sodass die Fragmente nach ihrer Länge und abnehmenden Größe getrennt werden.
• Nach dem Färben und der Exposition unter UV-Licht emittieren die Fragmente Fluoreszenz.
• Diese Technik erzeugt ein Bandenmuster oder einen genetischen Fingerabdruck, der charakteristisch ist. Sie wird in verschiedenen Untersuchungen angewendet, z. B. in der Forensik (Polizei), bei Vaterschaftstests usw.

3. DNA-Sonden-Hybridisierung: Eine genspezifische Suche

Die DNA-Hybridisierung ist ein natürliches Phänomen, das in der rekombinanten DNA-Technologie genutzt wird.

Es ist der Prozess, bei dem sich zwei einzelne DNA-Stränge mit komplementärer Basensequenz zu einer DNA-Doppelhelix verbinden.

Sie wird verwendet, um das Vorhandensein eines Gens von Interesse zu erkennen, das für ein bestimmtes Protein kodiert.

DNA-Sonden

• Eine DNA-Sonde ist ein Fragment von Einzelstrang-DNA, das mit Fluoreszenz oder Radioaktivität markiert ist und eine Nukleotidsequenz besitzt, die komplementär zu dem gesuchten Gen ist. Sie dient dazu, das gesuchte Gen zu „haken“.
• Sobald die Hybridisierung stattgefunden hat, kann sie z. B. durch radiologischen Nachweis auf einem Film sichtbar gemacht werden.

Biochips oder DNA-Chips

• Wenn Tausende von Genen gleichzeitig analysiert werden sollen, kommen DNA-Chips oder Biochips zum Einsatz. Diese bestehen aus Glasplättchen, auf denen in mikroskopisch kleinen Zellen eine winzige, feste Anzahl von Einzelstrang-DNA-Fragmenten mit einer bestimmten Nukleotidsequenz angebracht ist, die als Sonde fungiert.
• Tausende dieser Hybridisierungsreaktionen können parallel durchgeführt werden.
• Ihre Größe überschreitet nicht die einer Briefmarke. Jeder fluoreszierende Punkt repräsentiert eine Zelle, in der Hybridisierung stattgefunden hat.

Anwendungen der DNA-Sonden

• Erkennung von Mutationen, die Krankheiten wie Hämophilie verursachen.
• Kontrolle der Genexpression in menschlichen Krebszelllinien.
• Diagnose von Infektionskrankheiten.
• Personalisierte medikamentöse Behandlungen.
• Neue diagnostische Verfahren und Therapien.

4. DNA-Klonierung

Die Klonierung eines DNA-Fragments besteht darin, Milliarden identischer Kopien dieses Fragments zu erhalten.

Die am häufigsten verwendeten Vektoren (Trägermoleküle) sind bakterielle Plasmide, die in der Lage sind, in Bakterien einzudringen und sich dort zu vermehren.

Die Schritte sind wie folgt:

1. Ein Transformationsprozess beginnt mit dem Schneiden des zu klonierenden DNA-Stücks mithilfe von Restriktionsenzymen. Dadurch werden rekombinante Plasmide erzeugt.
2. Die Plasmide tragen ein Gen, das sie resistent gegen Antibiotika macht. Bakterien, die das rekombinante Plasmid tragen, können so auf Petrischalen mit Antibiotika selektiert werden. Nur Bakterien mit dem Plasmid überleben.
3. Die Bakterien vermehren sich und tragen dabei die eingefügten Plasmid-DNA-Fragmente.
4. Die Sammlung der Klone wird als Bibliothek oder genomische Bibliothek bezeichnet.

5. DNA-Amplifikation: Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Selbst aus sehr geringen Mengen an DNA kann diese im Reagenzglas viele Male kopiert werden, ohne dass ein Klon benötigt wird.

Es ist eine Kettenreaktion, die die in-vitro-Replikation der DNA nutzt, um Millionen von Kopien eines bestimmten DNA-Segments zu erzeugen.

Dabei werden die DNA-Probe, Primer (kurze DNA-Stränge, die den zu kopierenden Genabschnitt definieren) und eine hitzebeständige Polymerase verwendet.

Diese Technik ist nützlich, wenn eine größere Menge DNA für die Analyse benötigt wird, aber nur eine kleine Menge vorhanden ist, z. B. aus Blut oder Sperma am Tatort eines Verbrechens, oder zur Identifizierung von DNA von Krankheitserregern.

6. DNA-Sequenzierung

Hierbei wird die Nukleotidsequenz der DNA bestimmt.

Mit modernen, automatisierten und computergestützten Techniken wurde das gesamte Genom vieler Organismen sequenziert, von Prokaryoten bis zum Menschen.

Gentechnische Verfahren

Diese Techniken ermöglichen die Manipulation der DNA eines Organismus, um neue Lebensformen mit einzigartigen Genkombinationen zu erhalten, die unseren Bedürfnissen entsprechen.

Gene können zwischen verschiedenen Arten von einem Organismus zum anderen übertragen werden.

Anwendungen umfassen genetisch veränderte Organismen und die Gentherapie.

Gentechnisch veränderte Organismen (GVO)

Auch als transgene Organismen bezeichnet.

Es sind Organismen (Bakterien, Pilze, Tiere und Pflanzen), die ein Gen von einem anderen Organismus, ein sogenanntes Transgen, enthalten.

Es werden Expressionsvektoren wie Viren oder bakterielle Plasmide verwendet, um die eingebrachten Gene von einem Organismus zu tragen und dann in einen anderen Organismus einzuführen.

Wenn das Gen exprimiert wird, erzeugt es das gleiche Protein im transgenen Organismus.

Anwendungen von gentechnisch veränderten Organismen

1. Verbesserung der Umwelt oder Sanierung (Bioremediation)

   • Hierbei handelt es sich um genetisch modifizierte Mikroorganismen mit rekombinanter DNA, denen neue Eigenschaften hinzugefügt wurden, um die Effizienz eines nicht modifizierten Mikroorganismus bei der Beseitigung von Umweltverschmutzung zu steigern.
   • Sie werden bei Ölleckagen eingesetzt. Mikroorganismen verdauen Erdölkohlenwasserstoffe.
   • Mikroorganismen, die Schwermetalle aus dem Ökosystem entfernen.
   • Hefen, die Biokraftstoffe produzieren.
   • Bakterien, die biologisch abbaubaren Kunststoff produzieren (zur Reduzierung von Deponien).

2. Industrielle, pharmazeutische und medizinische Anwendungen

   • „Lebende Fabriken“: Organismen, die nützliche Produkte herstellen, die auf natürliche Weise nicht vorkommen.
   • Enzyme, wie sie Waschmitteln zugesetzt werden, um Kleidung zu waschen und Flecken aufzulösen und abzubauen. Sie werden von gentechnisch veränderten Bakterien und Pilzen produziert.
   • Antibiotika: Substanzen, die das Wachstum von Bakterien abtöten oder hemmen. Sie werden von gentechnisch veränderten Bakterien und Pilzen produziert.
   • Modifizierte Bakterien und Hefen werden verwendet, um menschliche Proteine wie Insulin, Wachstumshormon und Antihämophilie-Faktor für medizinische Zwecke zu produzieren.

Transgene Tiere

Ein transgenes Tier entsteht, wenn rekombinante DNA beispielsweise durch Mikroinjektion in eine befruchtete Eizelle eingefügt wird. Es hat verschiedene Anwendungen wie:

1. Steigerung der Krankheitsresistenz und Verbesserung der Tierproduktion

   Z. B. schneller wachsende Tiere, Schweine mit weniger Fett.

2. Entwicklung von Knockout-Tieren

   Hierbei wird ein funktionelles Gen in einem Tier ausgeschaltet, z. B. Mäuse, um die Funktion von Genen zu untersuchen, die Krankheiten wie Krebs verursachen, oder um die Evolution besser zu verstehen.

3. Tierische Organe für Transplantationen (Xenotransplantation)

   Um den hohen Bedarf an Spenderorganen zu decken und das Problem der Abstoßung zu umgehen, wird an der Entwicklung transgener Schweine gearbeitet, da ihre Organe aufgrund ihrer Größe am besten geeignet sind. Es wird daran geforscht, Modifikationen hinzuzufügen, damit die Organe als menschlich erkannt werden und keine Abstoßung verursachen.

4. Schaffung pharmazeutischer „Farmen“

   Herstellung transgener Tiere, die in der Lage sind, Medikamente oder biologische Moleküle für die medizinische Anwendung zu produzieren.

   • Ein menschliches Gen (z. B. für Insulin, Antihämophilie-Faktor) wird isoliert und mittels Mikroinjektion in eine Eizelle eines Schafes (oder einer Ziege/Kuh) eingefügt. Das resultierende transgene Schaf exprimiert das menschliche Protein nur in den Brustdrüsen und scheidet es in der Milch aus. Das Protein kann dann isoliert, fraktioniert und gereinigt werden.

Transgene Pflanzen

Gene werden von Organismen vieler verschiedener Arten auf Pflanzen übertragen, wodurch neue und nützliche Pflanzensorten entstehen, die in der Natur niemals durch Kreuzung erzeugt werden könnten.

• Dabei kann das sogenannte Ti-Plasmid von Agrobacterium tumefaciens als Vektor genutzt werden.
• Alternativ können Gene direkt durch Mikroinjektion von Genen in Zellen eingebracht werden, oder es wird eine Genkanone verwendet, die mikroskopische DNA-Kugeln in Pflanzenzellen schießt, sodass die eingeführten Gene das Zytoplasma erreichen, in den Zellkern gelangen und in die Chromosomen integriert werden.

Es gibt viele Anwendungen, wie zum Beispiel:

1. Resistenz gegen Herbizide oder Schädlinge

   • Pflanzen (Soja, Baumwolle, Mais usw.) werden mit einem Bakteriengen modifiziert, das sie resistent gegen Herbizide zur Unkrautvernichtung macht oder sie durch die Produktion von Toxinen resistent gegen Insektenschädlinge macht (diese Toxine sind jedoch für Pflanzen oder Menschen unschädlich). Es können auch Substanzen entwickelt oder Antibiotika hergestellt werden, die Mikroorganismen angreifen.
   • Dies hat den Bedarf an chemischen Spritzmitteln auf den Feldern reduziert.

2. Resistenz gegen Frost, Trockenheit, Säure und Salzgehalt

   • In transgenen Pflanzen wurde ein Gen aus einem arktischen Fisch eingefügt, das Frostschutzproteine produziert und die Eisbildung verhindert.
   • Es wurden auch Reissorten und Weizen entwickelt, die Salz vertragen.

3. Verzögerung der Reifung

   Tomaten, die im reifen Zustand nicht weich werden.

4. Verbesserung des Nährwerts von Nutzpflanzen

   Pflanzen werden so verändert, dass sie bestimmte Vitamine produzieren, um Mangelernährung zu bekämpfen. Ein Beispiel ist Provitamin A in Reis für Menschen, die auf dieses Grundnahrungsmittel angewiesen sind.

5. Produktion von Substanzen von pharmakologischem Interesse

   Veränderung von Pflanzen zur pharmazeutischen Produktion: Pflanzen, die menschliche Proteine für medizinische Zwecke oder virale Proteine als Impfstoffe produzieren.

GENTHERAPIE

Sie zielt darauf ab, Krankheiten zu behandeln, heilen und vorzubeugen, indem ein funktionelles oder therapeutisches Gen in Patienten eingeführt wird, um ein einzelnes defektes Gen zu ersetzen.

Das funktionelle Gen ersetzt das defekte Gen, um den Gendefekt zu reparieren, oder es führt eine neue Funktion ein, die die gezeigten Schwächen abdeckt.

Es gibt zwei Arten:

1. Somatische Gentherapie: Hierbei wird versucht, die Krankheit zu korrigieren. Sie befasst sich mit Körperzellen (Soma) des Patienten (transgene Zellen), um die Symptome von Krankheiten zu reduzieren. Viren werden häufig als Vektoren genutzt, um die Gene zu übertragen.
2. Keimbahn-Gentherapie: Transgene Zellen werden in eine befruchtete Eizelle eingebracht, sodass das therapeutische Gen Teil des genetischen Codes aller Zellen wird. (Beim Menschen aufgrund technischer und ethischer Probleme noch nicht durchgeführt).

Dies führt zur Diskussion über Eugenik, „Designerbabys“ oder die absichtliche Praxis der genetischen Verbesserung der Menschheit, was komplexe ethische Fragen aufwirft.

Derzeit wird die Möglichkeit der Heilung von Krankheiten wie Alzheimer, Diabetes, Parkinson und einigen Krebsarten erforscht.

Techniken des Klonens: Reproduktives Klonen

Es ist der Prozess, durch den Organismen erzeugt werden, die genetisch identisch miteinander und mit dem ursprünglichen Organismus sind, von dem sie stammen.

Dies geschieht in der Natur bereits durch asexuelle Reproduktion; dies sind natürliche Klone. Beispiele sind Stecklinge von Pflanzen oder die Regeneration eines Seesterns aus einem Arm.

Die Technik zur Erstellung von Tierklonen wird als reproduktives Klonen bezeichnet.

Das reproduktive Klonen

Dabei wird der Zellkern einer Eizelle des Spendertiers entfernt und durch den Kern einer Zelle des zu klonierenden Tieres ersetzt – dies ist die Methode der Kerntransplantation.

Die Zelle wird dann in die Gebärmutter eines dritten Weibchens derselben Spezies eingepflanzt.

Der resultierende Organismus ist genetisch identisch mit dem Spender des somatischen Zellkerns.

Nach dem Schaf Dolly wurden auch andere Säugetiere wie Mäuse, Katzen, Kühe, Pferde und Schweine geklont.

Viele von ihnen leiden jedoch an Krankheiten und sterben vorzeitig.

Stammzellen

Stammzellen sind undifferenzierte Zellen, die sich unbegrenzt teilen können, um neue Stammzellen zu produzieren. Es sind Zellen, denen im Körper noch keine spezifische Rolle zugewiesen wurde. Sie warten auf ein bestimmtes Signal, das ihnen sagt, dass sie sich umwandeln müssen. Unter bestimmten Bedingungen können sie sich in spezialisierte Zelltypen (Blutzellen, Muskeln, Nervensystem usw.) differenzieren.

Arten von Stammzellen

Nicht alle Stammzellen sind gleich; sie unterscheiden sich in ihrem Grad der Plastizität, d.h. in ihrer unterschiedlichen Fähigkeit, Zellen verschiedener Typen zu bilden.

1. Totipotente Stammzellen

Wenn ein Spermium eine Eizelle befruchtet, entsteht die Zygote, eine totipotente Zelle. Sie ist in der Lage, durch aufeinanderfolgende Zellteilungen die gesamte Vielfalt der verschiedenen Zellen des neuen Organismus zu erzeugen, d.h. jedes Gewebe, einschließlich der Plazenta.

2. Pluripotente embryonale Stammzellen (ESC)

Nach den ersten Teilungen der Zygote werden die Zellen zunehmend spezialisierter, wodurch das Spektrum der Zelltypen, die sie bilden können, reduziert wird.

Einige Tage später bildet sich die kugelförmige Blastozyste. Die Zellen an der Außenseite bilden die Plazenta, und die Zellen im Inneren des Embryos sind pluripotent. Das bedeutet, dass sie mit Ausnahme der Plazenta alle Arten von Zellen und Geweben des erwachsenen Organismus bilden können.

3. Adulte Stammzellen (ASC)

Sie finden sich in vielen Geweben des erwachsenen Körpers: Blut, Haut usw.

Sie ersetzen absterbende Zellen in einem Organ oder Gewebe, z. B. Neuronen im Nervengewebe.

Sie können viele Zelltypen bilden, aber nicht alle.

Andere Arten von Stammzellen

• Fötale Stammzellen, isoliert aus Föten, deren Entwicklung unterbrochen wurde.
• Stammzellen aus der Nabelschnur, die nach der Geburt entnommen werden. Sie ähneln embryonalen Stammzellen und sind daher pluripotent.
• Embryonale Keimzellen (EGC): Keimstammzellen von Eizellen und Spermien. Sie können alle Arten von Zellen bilden.

Anwendungen von Stammzellen: Eine Hoffnung in der Biomedizin

1. Testen von Toxinen und neuen Medikamenten.
2. Studium der embryonalen Entwicklung.
3. Zelltransplantation und Therapien: Reparatur von Organen und Geweben, zum Beispiel bei der Heilung von Leukämie durch Knochenmark- oder Stammzelltransplantation im Gehirn von Patienten mit Problemen im Nervensystem zur Regeneration von Neuronen.
4. Autotransplantationen (regenerative Medizin): Aus embryonalen Stammzellen, die von geklonten Embryonen desselben Patienten stammen, können pluripotente Zellen gewonnen werden. Diese können das benötigte Gewebe regenerieren, ohne dass es zu einer Abstoßung kommt.