Was ist Stammzelldifferenzierung?
Die Stammzelldifferenzierung ist ein Prozess, bei dem sich aus einer nicht spezialisierten Stammzelle ein bestimmter Gewebetyp entwickelt, wie eine reife rote Blutkörperchen. Dies geschieht in allen Lebensphasen, von der frühen Embryonalentwicklung bis zum Erwachsenenalter, da der Körper ständig neue spezialisierte Zellen benötigt, um zu funktionieren. Mehrere Faktoren sind an der Zelldifferenzierung beteiligt, einschließlich umweltbedingter und biologischer Auslöser für verschiedene Zelltypen.
Die Anzahl der verschiedenen Arten von Zellen, zu denen eine Stammzelle heranreifen kann, spiegelt sich in ihrer Wirksamkeit wider. Eine totipotente Zelle kann sich in der Reife zu jeder Art von Zelle entwickeln. Solche Zellen befinden sich in den frühen Blastozystenphasen der Embryonalentwicklung, wenn jede Zelle in der Lage sein muss, eine Vielzahl von Zellen zu bilden, damit sich ein Embryo entwickelt. Mit fortschreitender Embryonalentwicklung werden die Stammzellen von Natur aus pluripotent und können in eine Vielzahl von Zelltypen, jedoch nicht in alle, zerfallen.
Multipotente Stammzellen können in mehrere verwandte Zelltypen differenzieren. Beispielsweise können hämatopoetische Zellen, die zu verschiedenen Arten von Blutzellen führen, einer Stammzelldifferenzierung unterzogen werden, um sich in weiße oder rote Blutzellen zu verwandeln. Sie können sich jedoch nicht in Magenschleimhaut oder Neuronen verwandeln. Multipotente Zellen dieser Art werden üblicherweise in erwachsenen Organismen gefunden, um kontinuierlich frische Zellen zu liefern, um abgenutzte und beschädigte ältere Zellen zu ersetzen.
Bei der Stammzelldifferenzierung erhält eine Stammzelle das Signal, mit der Reifung zu beginnen. Die Zelle kann mehrere Lebensphasen durchlaufen, bevor sie zu einer reifen Zelle wird. In jedem Stadium kann ein Fehler auftreten, und die Zelle kann verformt werden oder andere Probleme entwickeln. Das Immunsystem achtet weiterhin auf solche Zellen, sodass es eingreifen kann, um sie zu zerstören und ihre Bestandteile zu recyceln, bevor sie die Möglichkeit haben, sich vollständig zu entwickeln und Probleme zu verursachen. Der Körper benötigt unter anderem ständig neue Blut- und Hautzellen und stützt sich auf die Differenzierung der Stammzellen, um diesen Bedarf zu decken.
Wissenschaftliche Forscher haben aufgrund ihrer totipotenten und pluripotenten Eigenschaften ein besonderes Interesse an der Differenzierung embryonaler Stammzellen. Sie untersuchen die Embryonalentwicklung, um mehr darüber zu erfahren, wie Zellen reifen und in welcher Reihenfolge verschiedene Strukturen auftreten, wenn sich ein Embryo entwickelt. Dies kann wichtige Informationen zu Geburtsfehlern sowie zur biologischen Vorgeschichte eines Organismus liefern. Viele Organismen zeigen eine parallele Embryonalentwicklung bis zu einem bestimmten Stadium, in dem sie völlig anders aussehen, genau wie ausgewachsene Exemplare verschiedener Arten. Diese Ähnlichkeiten in der Entwicklung können auf die Evolutionsgeschichte verschiedener Organismen hinweisen.