Hauptunterschied – IPS-Zellen vs. embryonale Stammzellen
Es gibt verschiedene Arten von Stammzellen, die zur Geweberegeneration in der Gewebezüchtung und Wundheilung verwendet werden können. Unter ihnen dienen embryonale Stammzellen als wichtigste und am besten geeignete Stammzelltypen, da sie von Natur aus pluripotent sind. Pluripotenz ist die Fähigkeit einer Zelle, sich in einem erwachsenen Körper in viele oder alle Zelltypen zu differenzieren. Menschliche embryonale Stammzellen sind in der Lage, sich in mehr als 200 spezialisierte Zelltypen zu differenzieren, die beim Menschen vorkommen. Sie werden aus der inneren Zellmasse eines wenige Tage alten, in vitro befruchteten Embryos isoliert und für die Gewebezüchtung und die Therapie von Krankheiten verwendet. Aufgrund ethischer Probleme im Zusammenhang mit embryonalen Stammzellen versuchen Wissenschaftler jedoch, künstliche pluripotente Stammzellen in vitro zu erzeugen, indem sie die Genexpression erwachsener somatischer Zellen induzieren. Sie werden als induzierte pluripotente Stammzellen (IPS-Zellen) bezeichnet. Der Hauptunterschied zwischen IPS-Zellen und embryonalen Stammzellen besteht darin, dass induzierte pluripotente Stammzellen adulte somatische Zellen sind, die erzeugt und genetisch umprogrammiert werden, um als embryonale Stammzellen zu fungieren und pluripotent zu werden, während embryonale Stammzellen von Natur aus pluripotent sind.
Was sind IPS-Zellen?
Induzierte pluripotente Stammzellen (IPS-Zellen) sind Zellen, die von Wissenschaftlern entwickelt wurden, um natürliche pluripotente Stammzellen, sogenannte embryonale Stammzellen, nachzuahmen. Diese Zellen werden unter In-vitro-Bedingungen in den Labors konstruiert. Die Genexpression der adulten Zelle wird umprogrammiert, um die Differenzierung in induzierten pluripotenten Stammzellen zu induzieren. Daher zeigen IPS-Zellen die gleichen Eigenschaften wie embryonale Stammzellen wie Selbsterneuerung, Differenzierung usw. Laut Literatur und medizinischen Experten sind IPS-Zellen jedoch nicht mit ES-Zellen identisch.
IPS-Zellen wurden erstmals 2006 an der Universität Kyoto, Japan, von Shinya Yamanaka und seinem Team konstruiert. Sie verwendeten Maus-Fibroblasten, um IPS-Zellen zu erzeugen, und die Gene werden mithilfe von Retroviren als Vektoren geliefert. Zweitens wurden 2007 IPS-Zellen unter Verwendung menschlicher Zellen entwickelt. Viele Wissenschaftler erzeugen IPS-Zellen, die nahezu identisch mit ES-Zellen sind. Es sind jedoch weitere Forschungen erforderlich, um diese IPS-Zellen sicher und effektiv für die Zelltherapie einzusetzen.
Während des Umprogrammierungsprozesses von Fibroblasten zur Entwicklung von IPS-Zellen sollte die Induktion von ES-Zellgenen und die Unterdrückung von Fibroblastengenen sorgfältig und korrekt durchgeführt werden. Andernfalls funktionieren die resultierenden Zellen nicht als ES-Zellen.
ES-Zellen haben ethische Erwägungen. Dies kann durch IPS-Zellen vermieden werden. IPS-Zellen sind im Vergleich zu ES-Zellen einfach zu handhaben. Die Entwicklung von IPS ist jedoch mit vielen Herausforderungen verbunden, wie z. B. geringe Effizienz, genomische Insertion, unvollständige Neuprogrammierung usw. Es besteht die Möglichkeit, Mutationen als Teil der Schöpfung einzuführen. DNA-Methylierung ist ein wichtiges Ereignis in Zellen zum An- und Absch alten von Genen und reguliert die Genexpression. Es ist wichtig für den Aufbau von IPS-Zellen sowie während der genetischen Reprogrammierung. Daher ist es notwendig, die Methylierungsmuster von ES-Zellen zu betrachten und dieselben Muster in IPS-Zellen zu entwickeln, um vollkommen identische IPS-Zellen mit ES-Zellen zu erzeugen. Nur IPS-Zellen können sicher ES-Zellen für Forschung und Therapie ersetzen.
Diese Zellen werden noch nicht in der Therapie menschlicher Krankheiten eingesetzt. Sie werden immer noch in Tierversuchen verwendet. Ein Hauptziel bei der Konstruktion von IPS-Zellen ist jedoch, sie für Parkinson-Patienten und später für die Gewebebildung und viele komplexe Krankheitstherapien zu verwenden.
Abbildung 01: Prozess der induzierten Entwicklung pluripotenter Stammzellen
Was sind embryonale Stammzellen?
Embryonale Stammzellen (ES-Zellen) sind die undifferenzierten Zellen, die in der inneren Zellmasse des sich entwickelnden Embryos vorkommen. Sie besitzen die angeborene Fähigkeit zur Selbsterneuerung und Differenzierung in alle Zelltypen eines erwachsenen Menschen. Daher werden sie auch als pluripotente Stammzellen bezeichnet. Aufgrund ihres schnellen Zellteilungspotentials eignen sie sich zur Geweberegeneration und Wundheilung. Embryonale Stammzellen wachsen hauptsächlich in drei primäre Keimblätter wie Ektoderm, Endoderm und Mesoderm, die später in verschiedene menschliche Körperzelltypen differenziert werden. Daher dienen ES-Zellen als wertvolles Werkzeug in der regenerativen Medizin.
ES-Zellen werden aus der in vitro befruchteten Eizelle isoliert, die sich zu einem mehrere Tage alten Embryo entwickelt. Es ist wichtig zu wissen, dass dieser Begriff „embryonale Stammzellen“nicht verwendet wird, um sich auf Stammzellen zu beziehen, die aus dem Embryo stammen, der sich im Körper einer Frau entwickelt hat. Stammzellen, die einem mehrere Tage alten Embryo entnommen wurden, werden im Labor als embryonale Stammzelllinien geh alten. Unter geeigneten Bedingungen ist es möglich, undifferenzierte Stammzellen im Labor zu erh alten.
Embryonale Stammzellen sind die Vorläufer aller Zelltypen des Körpers, einschließlich Muskel-, Nerven-, Leber- und vieler anderer Zellen. Wenn Wissenschaftler in der Lage sind, die Zelldifferenzierung von in vitro erh altenen ES-Zellen richtig zu lenken, können sie die Zellen verwenden, um bestimmte Krankheiten wie Diabetes, traumatische Rückenmarksverletzungen, Duchenne-Muskeldystrophie, Herzkrankheiten und Seh- und Hörverlust usw. zu behandeln.
Abbildung 02: Humane embryonale Stammzellen
Was ist der Unterschied zwischen IPS-Zellen und embryonalen Stammzellen?
IPS-Zellen vs. embryonale Stammzellen |
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| IPS-Zellen sind die Zellen, die in vitro durch Reprogrammierung der adulten somatischen Zellen zur Nachahmung von ES-Zellen erzeugt werden. | Stammzellen, die aus einem mehrere Tage alten Embryo isoliert werden, werden als embryonale Stammzellen bezeichnet. |
| Isolation aus Embryo | |
| IPS-Zellen sind keine embryonalen Zellen. | ES-Zellen sind natürliche embryonale Zellen. |
| Pluripotenz | |
| IPS-Zellen sind künstliche pluripotente Zellen. | ES-Zellen sind pluripotente Zellen |
Zusammenfassung – IPS-Zellen vs. embryonale Stammzellen
IPS-Zellen ahmen ES-Zellen nach. Aber sie sind nicht vollkommen identisch mit ES-Zellen. Beide Zelltypen zeigen Pluripotenz. Beide Zelltypen haben ein großes Potenzial für den Einsatz in der Gewebezüchtung und in der Therapie von Krankheiten. Die Verwendung dieser Zellen in der Therapie menschlicher Krankheiten wird jedoch aufgrund ethischer und sicherer Probleme immer noch nicht praktiziert. IPS werden durch genetische Reprogrammierung erwachsener Zellen erzeugt. Sie werden nicht aus dem Embryo isoliert. ES-Zellen werden aus in vitro befruchteten Eizellen isoliert, die mehrere Tage alt sind. Das ist der Unterschied zwischen IPS-Zellen und embryonalen Stammzellen.
