Was sind Vorläuferzellen?

Jede Zelle im menschlichen Körper und die anderer Säugetiere stammt von Stammzellvorläufern. Vorläuferzellen sind Nachkommen von Stammzellen, die sich dann weiter differenzieren, um spezialisierte Zelltypen zu bilden.
Es gibt viele Arten von Vorläuferzellen im gesamten menschlichen Körper. Jede Vorläuferzelle ist nur in der Lage, sich in Zellen zu differenzieren, die zu demselben Gewebe oder Organ gehören. Einige Vorläuferzellen haben eine letzte Zielzelle, zu der sie differenzieren, während andere das Potenzial haben, in mehr als einem Zelltyp zu enden.

Progenitorzellen vs. Stammzellen

Stammzellen teilen zwei Qualifikationsmerkmale. Erstens haben alle Stammzellen das Potenzial, sich in mehrere Zelltypen zu differenzieren. Zweitens sind Stammzellen zur unbegrenzten Selbstreplikation durch asymmetrische Zellteilung fähig, ein Prozess, der als Selbsterneuerung bekannt ist.
Es gibt zwei große Kategorien von Stammzellen in allen Säugetieren gefunden. Die ersten sind embryonale Stammzellen. Diese Zellen entstehen aus der inneren Zellmasse der Blastozyste in einem Embryo im Frühstadium. Embryonale Stammzellen sind die Blaupause, die verwendet wird, um jede Zelle im Körper zu schaffen. Da sie verwendet werden können, um jede Art von Zelle zu erstellen, werden sie als pluripotent bezeichnet.Die zweite Art von Stammzellen bei Säugetieren sind adulte Stammzellen (oder somatische Stammzellen). Im Gegensatz zu pluripotenten embryonalen Stammzellen sind adulte Stammzellen in Bezug auf die Art der Zellen, zu denen sie werden, begrenzter. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen, die verwendet werden könnten, um jede Zelle zu erzeugen, sind adulte Stammzellen auf die Erzeugung von Zelltypen innerhalb einer bestimmten Linie beschränkt, wie Blutzellen oder Zellen des zentralen Nervensystems. Dieses Differenzierungspotential wird als multipotent bezeichnet.
Stammzellen erzeugen zwei Arten von Nachkommen: mehr Stammzellen oder Vorläuferzellen. Alle Vorläuferzellen sind Nachkommen von Stammzellen. Bei der Zelldifferenzierung fallen sie in das Spektrum zwischen Stammzellen und voll differenzierten (reifen) Zellen.

Während Stammzellen eine unbestimmte Replikation haben (links), können sich Vorläuferzellen höchstens in mehrere Arten spezialisierter Zellen differenzieren (rechts).

Im Vergleich zu Stammzellen haben Vorläuferzellen eine geringere Fähigkeit zur Selbsterneuerung. Die Selbstreplikation einer Stammzelle ist unbestimmt, die von Vorläuferzellen jedoch nicht. Darüber hinaus ist die Zellpotenz von Vorläuferzellen in der Regel stärker eingeschränkt. Während einige Vorläuferzellen multipotent sind, sind keine pluripotent. Other progenitor cells are only capable of differentiating into one cell type, known as unipotency.

Properties of progenitor cells

Arten von Vorläuferzellen

Vorläuferzellen sind eine Zwischenschritt bei der Schaffung von reifen Zellen in menschlichen Geweben und Organen, das Blut und das zentrale Nervensystem beteiligt.

Neurale Vorläuferzellen

Das menschliche Zentralnervensystem (ZNS) enthält drei Arten von vollständig differenzierten Zellen: Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten. Die beiden letzteren sind zusammen als Gliazellen bekannt.Jedes Neuron, Oligodendrozyt und Astrozyt im ZNS entwickelt sich aus der Differenzierung neuronaler Vorläuferzellen (NPCs). NPCs selbst werden von multipotenten neuralen Stammzellen (NSCs) produziert. Sowohl NPCs als auch NSCs werden als neuronale Vorläuferzellen bezeichnet.Vor den 1990er Jahren glaubte man, dass die Neurogenese früh im Leben endete. Neuere Studien zeigen, dass das Gehirn Stammzellen enthält, die in der Lage sind, Neuronen und Gliazellen während des gesamten menschlichen Lebenszyklus zu regenerieren. Diese Stammzellen wurden nur in bestimmten Hirnregionen gefunden, einschließlich des Striatums und des Seitenventrikels.

Hämatopoetische Vorläuferzellen

Hämatopoetische Vorläuferzellen (HPCs) sind ein Zwischenzelltyp in der Blutzellentwicklung. HPCs sind unreife Zellen, die sich aus hämatopoetischen Stammzellen entwickeln, Zellen, die sich sowohl selbst erneuern als auch zu hämatopoetischen Vorläuferzellen differenzieren können. HPCs differenzieren schließlich in eine von mehr als zehn verschiedenen Arten von reifen Blutzellen.Hämatopoetische Vorläuferzellen werden nach ihrer Zellpotenz oder ihrem Differenzierungspotential kategorisiert. Wenn sich Blutzellen entwickeln, nimmt ihre Potenz ab.
Zunächst differenzieren sich hämatopoetische Stammzellen zu multipotenten Vorläuferzellen. Multipotente Vorläuferzellen sind solche mit dem Potenzial, sich in eine Untergruppe von Zelltypen zu differenzieren. Diese Zellen differenzieren dann entweder in den gemeinsamen myeloischen Vorläufer (CMP) oder den gemeinsamen lymphoiden Vorläufer (CLP). Sowohl CMPs als auch CLPs sind Typen oligopotenter Vorläuferzellen (Vorläuferzellen, die sich in nur wenige Zelltypen differenzieren).CMPs und CLPs differenzieren sich weiterhin entlang von Zelllinien in abstammungsbeschränkte Vorläuferzellen, die zu endgültigen, reifen Blutzellen werden.
Myeloische Vorläuferzellen sind Vorläufer für die folgenden Arten von Blutzellen:

• Rote Blutkörperchen/Erythrozyten
• Thrombozyten
• Mastzellen
• Osteoklasten
• Granulozyten
• Monozyten-Makrophagen
• Dendritische Zellen

Lymphoide Vorläuferzellen (auch als Lymphoblasten bekannt) ) sind Vorläufer für andere reife Blutzelltypen, einschließlich:

• T-Zellen/T-Lymphozyten
• B-Zellen/B-Lymphozyten
• NK-Zellen/Natürliche Killerzellen
• Dendritische Zellen

Funktion von Vorläuferzellen

Die primäre Rolle von Vorläuferzellen besteht darin, tote oder beschädigte Zellen zu ersetzen. Auf diese Weise sind Vorläuferzellen für die Reparatur nach Verletzungen und als Teil der laufenden Gewebeerhaltung notwendig. Vorläuferzellen füllen auch Blutzellen auf und spielen eine Rolle bei der Embryonalentwicklung.

Anwendungen von Vorläuferzellen in der Medizin

Neuronale Vorläuferzellen (NPCs) werden neben neuronalen Stammzellen auf ihr Potenzial zur Behandlung von Erkrankungen oder Verletzungen des Zentralnervensystems untersucht. Ein tieferes Verständnis davon, wie diese Zellen auf zellulärer und molekularer Basis funktionieren, ist erforderlich, um von der frühen experimentellen Forschung zur therapeutischen Anwendung zu gelangen.NPCs werden derzeit in der Forschung zu ZNS-Störungen, Entwicklung, Zellregeneration und -degeneration, neuronaler Erregbarkeit und Therapie-Screening eingesetzt. Im Vergleich zu induzierten pluripotenten Stammzellen, bei denen es sich um Zellen handelt, die in einen pluripotenten Zustand umprogrammiert sind, können NPCs in einigen Experimenten die Zeit verkürzen.
Hämatopoetische Vorläuferzellen und Stammzellen werden auf ihre Fähigkeit zur Behandlung von Blutzellstörungen untersucht. Sie werden derzeit auch zur Behandlung von Patienten mit einer Vielzahl von malignen und nicht malignen Erkrankungen über Knochenmarktransplantationen eingesetzt, bei denen Knochenmark und periphere Blutvorläuferzellen an Patienten abgegeben werden. Diese Verfahren können Patienten helfen, sich von den durch Chemotherapie verursachten Schäden zu erholen.Darüber hinaus untersuchen Forscher das Potenzial der Verwendung von Vorläuferzellen, um eine Vielzahl von Geweben wie Blutgefäße, Herzklappen und elektrisch leitfähiges Gewebe für das Herz-Kreislauf-System zu schaffen.