Part 1

Die Einteilung von Stammzellen in nur zwei Typen —

1. embryonale Stammzellen (derived from the inner cell mass of the blastocyst)

2. adulte (o. somatische) Stammzellen (z.N aus Crypt in intestinum)

— kann deren Vielfalt und Komplexität zu stark vereinfachen

-> während der Entwicklung entstehen & verschwinden multiple typen von Stamzellen

1. Differenzierungspotenzial

-> Potenz: die Bandbreite an Differenzierungsoptionen, die einer Stammzelle zur Verfügung stehen. Eine Stammzelle kann sich in verschiedene Zelltypen sowie in denselben Typ (unipotent, oligopotent…) teilen.

1. Langfristige Selbsterneuerungskapazität

-> Selbsterneuerung: Die Fähigkeit einer Stammzelle, sich zu teilen und Kopien von sich selbst mit identischer Funktionalität zu produzieren - kein Zeitfenster, aber begrenzt durch z.B. Alterung - unterschiedlich in verschiedenen Organen

Potenz: die Bandbreite an Differenzierungsoptionen, die einer Stammzelle zur Verfügung stehen.

• Different differentiation potential

  • Unipotent

    Bildet einen einzelnen reifen Zelltyp. Zum Beispiel sind spermatogoniale Stammzellen unipotent, da sie nur Spermien bilden können.

  • Oligopotent

    Kann zwei oder mehr reife Zelltypen innerhalb eines Gewebes bilden. Zum Beispiel, Neuronale Stammzellen, die eine Untergruppe von Neuronen im Gehirn bilden können, sind oligopotent.

  • Multipotent

    Kann mehrere reife Zelltypen bilden, die ein ganzes Gewebe oder Gewebe bilden. Beispiel: hämatopoetische (Blut-) Stammzellen.

  • Pluripotent

    Kann alle Zelllinien des Körpers bilden, einschließlich Keimzellen und einiger extraembryonischer Zelltypen. Beispiel: embryonale Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen.

  • Totipotent

    Ausreichend, um einen ganzen Organismus (Embryo+Plazenta) zu bilden. Die Zygote ist totipotent. Beim Menschen: Zellen bis vier Tage nach der Befruchtung, vor dem Blastozystenstadium.

1. Symmetric

   self-renewing divisions

2. Asymmetric

   self-renewing divisions

• Vorläuferzelle:

  Allgemeiner Begriff für jede sich teilende Zelle mit der Fähigkeit, einen anderen Zelltyp hervorzubringen. Begrenzte Selbsterneuerungskapazität.

• Vorläuferzelle:

  Allgemeiner Begriff für eine Zelle, die zur Gewebebildung beiträgt. → verwenden, wenn nicht sicher

  Stammzelle oder Vorläuferzelle

• Abstammung:

  Begriff zur Beschreibung von Zellen mit einer gemeinsamen Abstammung, die sich aus demselben Typ identifizierbarer unreifer Zellen entwickeln

  Übersetzt mit DeepL.com (kostenlose Version)

A stem cell can be identified by gene expression

1. in vivo lineage tracing

2. selective depletion of cells in vivo

3. Or by clonogenic assays with serial passaging/transplantation

• There can be more than one type of stem cell in a tissue

• One type can be responsible for self-renewal during normal conditions (active stem cell)

• Another type can be activated upon certain injuries (e.g. irradiation): facultative = reserve tissue stem cell

• Progenitor cells (transit amplifying cells: in transition between a stem cell and differentiated cells)

Cellular micro-environment providing the support and stimuli necessary to sustain self-renewal

-> Two models explaining cell fate specification of stem cells

1. Cell fate specification coupled to mitosis:

   Unequal partitioning of cellular components to the two daughter cells

1. Cell fate specification NOT coupled to mitosis:

   Equal partitioning of cellular components to the two daughter cells. One of the daughter cells is displaced to a new microenvironment. Cell fate specification occurs after completion of mitosis.

Canonical (β-catenin-dependent): No Wnt → Phosphorylation of β-catenin, Permanent degradation of β-catenin

• At the crypt bottom, Paneth cells and stromal cells supply Wnt ligands to sustain the self-renewal of Lgr5+ crypt stem cells. Stromal cells also secrete R-Spondins.

• Cells moving upward begin to differentiate, although they may be restored to stem cell status upon returning to the crypt bottom

• Basal layer stem cells in the epidermis express Wnt ligands and thus continuously induce their own self-renewal and act as their own niche.

• Basal stem cells also express long-range Wnt antagonists that diffuse to suprabasal layers, basally limiting the Wnt signaling field.