Stammzellbiologie

Stammzellforschung, Biomedizin und Regenerative Medizin sind in den vergangenen Jahren viel und kontrovers diskutierte Themen. Dieses Buch für Bachelorstudiengänge gibt einen strukturierten Einblick in die Stammzellbiologie. Dabei werden sowohl historische als auch aktuelle Forschungsergebnisse berücksichtigt und miteinander verknüpft. 2012 wurde der Nobelpreis für Medizin an den britischen Entwicklungsbiologen Sir John Gurdon und den japanischen Stammzellforscher Shinya Yamanaka vergeben. Die beiden Wissenschaftler wurden für ihre herausragenden Arbeiten zur Reprogrammierung ausdifferenzierter somatischer Zellen ausgezeichnet. Die wichtigen Arbeiten der beiden werden im Lehrbuch Stammzellbiologie von den Autoren Kühl/Kühl ausführlich vorgestellt. Aus dem Inhalt: Regenerationsvorgänge im Tierreich Embryonale und adulte Stammzellen Reprogrammierung somatischer Zellen Induzierte pluripotente Stammzellen Ethische und rechtliche Aspekte Die einzelnen Kapiteln erläutern zudem bereits etablierte und zukünftig mögliche Therapien und Therapieansätze unter Verwendung von Stammzellen. Informativ, übersichtlich und in 4-farbigem Layout: Aktuelles Fachwissen zur Stammzellbiologie mit all ihren Facetten insbesondere für Studierende der Biologie, Humanmedizin und der Molekularen Medizin.

Dr. Susanne Kühl, Studium und Promotion in den Naturwissenschaften an der Universität Ulm. Seit vielen Jahren ist sie auf dem Gebiet der Grundlagenforschung im Bereich der Entwicklungsbiologie tätig und hat zahlreiche Abschlussarbeiten in den Life Sciences betreut. Lehrveranstaltungen führt sie in den Fächern Entwicklungsbiologie und Biochemie sowie zum Thema Lernstrategien und Prüfungsvorbereitung in den Life Sciences durch. Weiterhin ist sie an der Konzeptionierung von neuen Lehrformaten beteiligt. 2015 Abschluss des Zertifikats für Hochschuldidaktik Baden-Württemberg, derzeit Studium des Masters of Medical Education (MME) in Deutschland. Seit einigen Jahren Autorin und Reihenherausgeberin von Life Science-Lehrbüchern des Ulmer Verlags.

Vorwort 7 1 Einführung: einige Grundlagen der Entwicklungs- und Molekularbiologie 9 1.1 Differenzierung 10 1.2 Frühe Entwicklung: Konzept der drei Keimblätter 14 1.3 Methoden zum Nachweis der differenziellen Genaktivität 15 1.4 Regulation der Entwicklung: extrazelluläre Wachstumsfaktoren 16 2 Regeneration im Tierreich 22 2.1 Regeneration in Hydra 25 2.2 Regeneration in Planarien 31 2.3 Regeneration in Urodelen 35 2.4 Regeneration in Zebrafischen 43 2.5 Regeneration in adulten Säugern 52 3 Embryonale Stammzellen zeigen vielfältige Entwicklungsmöglichkeiten 57 3.1 Begriffsklärung: Was ist eine Stammzelle? 57 3.2 Embryonale Stammzellen 62 3.3 Das molekulare Netzwerk embryonaler Stammzellen 67 3.4 Epigenetik 72 3.5 Das Entwicklungspotenzial von Stammzellen 81 3.6 Humane ES-Zellen 84 3.7 Zielgerichtete Differenzierung von embryonalen Stammzellen 88 3.8 Embryonale Stammzellen als Therapieoption: auftretende Probleme 90 3.9 Ethische Problematik bei der Verwendung humaner ES-Zellen 91 4 Adulte Stammzellen: ein Überblick 94 4.1 Das Konzept der Stammzellnische 95 4.2 Migration adulter Stammzellen 99 4.3 Therapieansätze mit adulten Stammzellen 100 5 Adulte Stammzellen des Knochenmarks 102 5.1 Die Stammzellen des Knochenmarks 102 5.2 Herkunft hämatopoetischer Stammzellen 105 5.3 Identifizierung hämatopoetischer Stammzellen 105 5.4 Molekulare Signatur und Reinigung hämatopoetischer Stammzellen 106 5.5 Die Stammzellnische hämatopoetischer Stammzellen 110 5.6 Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen 114 5.7 Klinische Anwendung hämatopoetischer Stammzellen 116 5.8 Die mesenchymalen Stammzellen des Knochenmarks 121 5.9 Die endothelialen Vorläuferzellen des Knochenmarks 126 6 Gewebeständige adulte Stammzellen 133 6.1 Adulte Stammzellen des Skelettmuskels 133 6.2 Stammzellen des zentralen Nervensystems 138 6.3 Stammzellen der Haut 145 6.4 Stammzellen des Darms 148 7 Reprogrammierung: die Umkehr der embryonalen Entwicklung 158 7.1 Die historischen Wurzeln 158 7.2 Die Arbeiten von Briggs, King und Gurdon an Fröschen 161 7.3 Kerntransfer bei Säugetieren 165 7.4 Molekulare Mechanismen der Reprogrammierung durch Kerntransfer 167 7.5 Kerntransfer beim Menschen: therapeutisches versus reproduktives Klonen 169 8 Induzierte pluripotente Stammzellen 175 8.1 Gewinnung von iPS-Zellen 176 8.2 Andere Möglichkeiten der Reprogrammierung 184 8.3 Verbesserungen der iPS-Zell-Technologie 184 8.4 Anwendungsoptionen von iPS-Zellen 186 8.5 Gezielte Transdifferenzierung oder direkte Reprogrammierung 193 9 Rechtliche Aspekte der Stammzellforschung 196 9.1 Ethische Argumente in der Forschung mit humanen embryonalen Stammzellen 196 9.2 Das deutsche Embryonenschutzgesetz 200 9.3 Das Stammzellgesetz 201 9.4 Internationale Regelungen 202 9.5 Rechtliche Aspekte zur Klonierung vom Menschen 204 10 Anhang 207 10.1 Meilensteine der Stammzell- und Regenerationsbiologie 207 10.2 Glossar 209 Register 215