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Stammzellen – Risiken und Nutzen

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Mtoto
Stammzellen – Risiken und Nutzen
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Beschreibung Stammzellen – Risiken und Nutzen

In diesem Video lernst du die Vorteile der Stammzellforschung kennen, aber auch die ethischen Konflikte, die mit der Stammzellforschung einhergehen. Dabei werden dir die Verfahren der in-vitro-Fertilisation, von Transplantaten, des therapeutischen Klonens und der Herstellung von IPS-Zellen erklärt. Am Ende des Videos wirst du ebenfalls totipotente, pluripotente und multipotente Stammzellen voneinander unterscheiden können.

Transkript Stammzellen – Risiken und Nutzen

Hallo. Wie alt bist Du eigentlich wirklich? Biologisch gesehen gibt es da verschiedene Antworten. Genau genommen sind zum Beispiel die Zellen Deiner Muskeln 15 Jahre alt, Deine Knochen etwa 10 und Deine Hautzellen wurden erst vor 2 Wochen gebildet. Gehirn, Herz und Augen hingegen entsprechend dem Alter auf Deinem Pass. Das ist möglich mithilfe der Stammzellen. Die Regeneration, also das Ersetzen alter Körperzellen, birgt natürlich viele Träume in der Forschung. Um Risiken und Nutzen der Stammzellforschung geht es in diesem Video. Du wirst Stammzelltypen und die Gefahren und Chancen der In-vitro-Fertilisation, von Transplantaten, des therapeutischen Klonens und der IPS- Zellen kennenlernen. Beginnen wir mit einer kurzen Übersicht über die verschiedenen Stammzelltypen. Da wären die embryonalen Stammzellen, so genannter totipotente Zellen. Sie können einen vollständigen Organismus hervorbringen. Pluripotente Zellen hingegen können nahezu alle Zelltypen, aber keinen vollständigen Organismus bilden. Als dritte Kategorie gibt es die adulten Stammzellen “multipotente Zellen”, sie können ausschließlich den Zelltyp des umgebenden Gewebes hervorbringen. Also zum Beispiel entweder Nervenzellen oder Blutzellen oder Muskelzellen. Totipotente Zellen werden für die In-vitro-Fertilisation gebraucht. Sie dienen der künstlichen Befruchtung. Dabei wird einer Frau eine Eizelle entnommen und im Labor befruchtet. Zwei oder drei Embryonen werden ihr eingepflanzt. Gelingt es, werden ein oder mehr Babys geboren. Dieses Verfahren ist eine große Chance für Paare, die gemeinsam keine Kinder kriegen können. Beispielsweise, weil sie homosexuell sind oder die Bewegungsfähigkeit der Spermien nicht ausreichend ist. Eizellen können von anderen Frauen gespendet werden. Und vor allem für schwule Paare interessant, Kinder können von einer Leihmutter ausgetragen werden. Zudem bieten eingefrorene Stammzellen die Chance, Steuerungsmechanismen von Entwicklungsprozessen während der embryonalen Entwicklung zu erforschen. Andererseits birgt die In-vitro-Fertilisation viele ethische und rechtliche Risiken. Embryonen, die vorerst nicht eingepflanzt werden, werden eingefroren und nach einiger Zeit getötet. In einigen Ländern ist die Forschung an ihnen erlaubt, was sehr umstritten ist. In Deutschland gelten embryonale Stammzellen gewissermaßen als Individuen mit Personenrecht und dürfen daher nicht in Forschung und Medizin eingesetzt werden. Kritisiert wird außerdem, dass vorselektieren von Embryonen. Sie können auf Erbkrankheiten untersucht werden, bevor sie in die Gebärmutter eingepflanzt werden. Außerdem geht diesem Verfahren eine für die Frau ungesunde Hormonbehandlung voraus. Und die Paare setzen sich oft psychisch unter Druck. Ein großes Ziel der Stammzellforschung ist die Behandlung schwerer Krankheiten, Multiple Sklerose zum Beispiel oder Diabetes Typ eins. Diese hofft man mithilfe von Transplantaten zukünftig in den Griff zu bekommen. Dabei sollen embryonale Stammzellen gezüchtet werden, die später das kranke Gewebe ersetzen. Das funktioniert wie folgt: Zuerst wird der Trophoblast einer Blastozyste entfernt. Der zurückgebliebene Embryoblast wird mit Chemikalien in mehrere Zellhaufen geteilt. Zu jeder heranwachsenden Kolonie an Stammzellen gibt man spezielle Differenzierungsfaktoren. Diese sorgen dafür, dass der gewünschte Zelltyp entsteht und in das geschädigte Gewebe des Patienten oder der Patientin transplantiert werden kann. Beispiele sind Herz- oder Knorpelzellen. Obwohl diese Art der Krankheitsbekämpfung eine große Chance ist, bleibt zu bedenken, dass das gespendete Gewebe genauso abgestoßen werden kann wie gespendete Organe. Die Immunverträglichkeit muss mit starken Medikamenten verbessert werden. Außerdem bleibt das ethische Dilemma der Stammzellentsorgung. Dem entgehen Forscherinnen und Forscher mit der Anwendung des therapeutischen Klonens. Dieses Verfahren ist sehr ähnlich, nur wird hier eine Eizelle einer Spenderin verwendet, deren Kern gegen den einer Hautzelle ausgetauscht wird. Diese stammt von einem anderen Menschen. Die Teilung wird durch elektrische Impulse angeregt. Von der entstehenden Blastozyste wird wieder der Trophoblast durch Laserstrahlen zerstört. Die freien embryonalen Stammzellen werden kultiviert und entwickeln sich nach Zugabe eines spezifischen Differenzierungsfaktors, zu den gewünschten Zelltypen. Die entstandenen Nerven-, Knochenmarks-, oder anderen Zellen können nun der Patientin oder dem Patienten transplantiert werden. Nachteilig ist, dass sich wieder eine Eizellspenderin finden muss. Von Vorteil ist aber die Immunkompatibilität. Das eingesetzte Gewebe wird nicht abgestoßen. Die Hoffnung liegt in der Behandlung bisher nicht heilbarer Krankheiten wie Parkinson oder Alzheimer. Kommen wir nun zu unserem vierten und letzten Verfahren, den induzierten pluripotenten Stammzellen oder kurz IPS Zellen. Das sind ehemals nicht pluripotente Zellen, die reprogrammiert, also neu programmiert wurden. Die Expression bestimmter Gene wird von außen künstlich angeregt, zum Beispiel durch das Einschleusen eines Virusvektors. Ein Virus kann bestimmte Gene in die DNA der zu verändernden Zelle integrieren. Eine potentielle Frage ist die Erschaffung einer IPS- Zelle, die in ihren Eigenschaften der Differenzierungsfähigkeit einer embryonalen Stammzelle stark ähnelt, aber sie vielleicht nicht ganz erreicht. Hier gibt es weniger ethische Konflikte, da es sich um keine Zelle eines Embryos handelt. Fassen wir noch einmal zusammen: Stammzellen können totipotent, pluripotent oder multipotent sein. Sie haben das Potenzial, komplette Individuen zu erschaffen oder nahezu alle Zelltypen, aber keinen vollständigen Organismus oder aber nur die Zelltypen des umgebenden Gewebes. Stammzellen kommen bei unterschiedlichen medizinischen Verfahren zum Einsatz. Eines ist die In-vitro-Fertilisation. Hier wird eine Eizelle entnommen und im Reagenzglas befruchtet. Dabei gibt es viele ethische Bedenken, zum Beispiel die Entsorgung überschüssiger Embryonen oder die Forschung an den verbliebenen embryonalen Stammzellen. Transplantieren und therapeutisches Klonen birgt die Chance, bisher unheilbare Krankheiten zu behandeln, zum Beispiel Alzheimer oder Blutkrebs. Die Idee ist, bestimmtes Gewebe heranzüchten und es in das kranke Gewebe zu transportieren. Beim Transplantieren benötigt man hierfür eine embryonale Stammzelle. Beim therapeutischen Klonen eine Eizelle und beispielsweise Hautzelle. Induzierte pluripotente Stammzellen, kurz IPS- Zellen, stellen den Versuch dar, Stammzellen durch Reprogrammierung nicht pluripotenter Zellen zu erzeugen. Ich hoffe, Du hast viel gelernt über die Verfahren, Risiken und Nutzung der Stammzellforschung. Tschüss.

1 Kommentar

1 Kommentar
  1. Ich versuche dieses Video zu starten aber es funktioniert nicht

    Von Ramazan Ö., vor mehr als 5 Jahren

Stammzellen – Risiken und Nutzen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Stammzellen – Risiken und Nutzen kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne die Nachteile einer In-vitro-Fertilisation.

    Tipps

    Um die Erfolgswahrscheinlichkeit einer künstlichen Befruchtung zu erhöhen, werden der Frau im Vorfeld Hormone verabreicht. Als Nebenwirkungen treten oft starke Stimmungsschwankungen oder Gewichtszunahme auf.

    Lösung

    Eine künstliche Befruchtung ist für viele Paare die letzte Möglichkeit, um auf natürlichem Wege Kinder zu bekommen. Allerdings birgt sie auch viele Risiken in sich. So führt die Hormonbehandlung, der sich die Frau im Vorfeld unterziehen muss, oft zu starken Stimmungsschwankungen oder Gewichtszunahme. Zudem ist das Paar einem hohen psychischen Druck ausgesetzt, da es schon seit längerer Zeit (mind. 1 Jahr) versucht, Kinder zu bekommen. Wenn die Befruchtung erfolglos ist, wurden viel Kraft, Zeit und Geld investiert, ohne dem Kinderwunsch näher gekommen zu sein.

    Für die Befruchtung werden der Frau Eizellen entnommen, die im Reagenzglas mit den Samenzellen des Mannes befruchtet werden. Dabei werden immer mehrere Eizellen befruchtet. Werden Eizellen erfolgreich in die Gebärmutter der Frau eingesetzt, stellt sich die Frage, was mit den verbliebenen Embryonen gemacht werden soll. Sie stellen zwar potentielles Leben dar, werden aber nicht mehr gebraucht und deshalb oft abgetötet. Außerdem ist es möglich, bei den Embryonen durch erste Untersuchungen des Genmaterials genetische Defekte festzustellen. Eine Selektion nach „gut" und „schlecht" wäre möglich, ist aber ethisch nicht vertretbar.

    Künstliche Befruchtungen sind für homosexuelle Paare eine Möglichkeit, leibliche Kinder zu bekommen (zumindest für einen der Partner). Allerdings ist dies in Deutschland nur eingeschränkt möglich. Schwule Paare brauchen eine Leihmutter, die das Kind austrägt. Leihmutterschaft ist in Deutschland jedoch verboten. Eine Frau kann sich aber durch eine Samenspende befruchten lassen. Somit ist diese Methode in Deutschland auch für lesbische Paare eine Möglichkeit, um Kinder zu bekommen.

  • Beschreibe den Ablauf des therapeutischen Klonens.

    Tipps

    Beim Patienten handelt es sich um die Person, die aufgrund ihrer Erkrankung gesunde Zellen einer bestimmten Art benötigt.

    Die embryonalen Stammzellen können sich in verschiedene Zelltypen differenzieren. Dafür benötigen sie allerdings bestimmte Bedingungen, welche die jeweilige Differenzierung auslösen. Man spricht von Differenzierungsfaktoren.

    Lösung

    Beim therapeutischen Klonen werden keine richtigen embryonalen Stammzellen verwendet. Stattdessen werden die Eizellen einer freiwilligen Spenderin und die Hautzellen des zu behandelnden Patienten benötigt. Der Zellkern der Hautzellen wird gegen den der Eizelle ausgetauscht. Die entstandene Stammzelle hat ein großes Differenzierungspotential und enthält das Erbgut des Patienten.
    Durch elektrische Impulse wird die Zelle zum Wachstum angeregt. Die Zellhülle der entstandenen Blastocyste wird durch einen Laserstrahl entfernt. Die Zellen teilen sich weiter und spezialisieren sich durch Zugabe eines Differenzierungsfaktors. Danach können Zellen der gewünschten Zellart entnommen werden und dem Patienten eingesetzt werden. Z. B. neue Nervenzellen, um die entstandenen Schäden durch eine Nervenkrankheit zu verringern.
    Da die neuen Zellen bereits das Erbgut des Patienten enthalten, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie durch eine Immunreaktion des Körpers abgestoßen werden, sehr gering.

  • Vergleiche toti-, pluri- und multipotente Zellen miteinander.

    Tipps

    Ein kurzer Exkurs ins Lateinische:
    potent kommt von lat. potentia = die Macht,
    lat. toti = ganz,
    lat. pluri = mehr,
    lat. multi = viel.

    Gewebe bestehen aus einer Vielzahl von Zellen.

    Lösung

    Es gibt verschiedene Arten von Stammzellen, die sich in ihrer Fähigkeit sich zu teilen unterscheiden:

    • Totipotente Stammzellen können als einzige Stammzellen einen kompletten Organismus und alle Zelltypen ausbilden. Sie entstehen aus einer befruchteten Eizelle und sind max. bis zum 8-Zell-Stadium totipotent.
    • Pluripotente Stammzellen können auch Zellen aller drei Keimblätter und damit alle Zelltypen ausbilden. Bei den Keimblättern handelt es sich um eine erste Differenzierung der embryonalen Zellen. Aus ihnen entwickeln sich alle weiteren Gewebe und Organe. Einen vollständigen Organismus können pluripotente Zellen aber nicht bilden.
    • Multipotente Stammzellen können nur noch Zellen eines bestimmten Gewebetyps ausbilden. So kann eine Nervenstammzelle nur Zellen des Nervensystems bilden. Man nennt sie auch adulte Stammzellen, weil sie im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen auch bei ausgewachsenen Menschen vorkommen.

  • Diskutiere die Argumente für und gegen Stammzellenforschung.

    Tipps

    In Deutschland ist das Gewinnen von embryonalen Stammzellen aus Embryonen übrigens verboten. Das „Töten“ von Embyronen wird hier als klares Kontra-Argument gesehen.

    Lösung

    Die Stammzellenforschung ist nach wie vor ein stark diskutiertes Thema in unserer Gesellschaft. Auf Seiten der Forschung überwiegen klar die Vorteile: Es können Therapiemöglichkeiten für bisher nicht heilbare Krankheiten erforscht werden und so Leben gerettet werden.

    Vor allem die Kirche, aber auch viele Politiker sind der Meinung, dass das potentielle Leben, welches in einem Embryo steckt, wichtiger ist. Verwendet man einen Embryo, um embryonale Stammzellen zu gewinnen, käme das einer Tötung menschlichen Lebens gleich und ist daher ethisch nicht vertretbar.
    Das Problem liegt bei der Definition menschlichen Lebens: Wann wird aus einem Zellhaufen ein menschliches Wesen? Bereits bei der Befruchtung der Eizelle durch die Samenzelle? Oder erst, wenn sich erste Zellen differenziert haben? Oder sogar erst dann, wenn erste Strukturen und Organe zu erkennen sind?
    Es ist nicht leicht zu sagen, ab wann es sich bei einem solchen „Zellhaufen“ um richtiges Leben handelt. Deshalb ist es in Deutschland im Moment nicht erlaubt, embryonale Stammzellen aus Embryonen zu gewinnen. Allerdings dürfen sie aus dem Ausland eingeführt werden. Stammzellenforschung ist in Deutschland also durchaus möglich, wenn auch nur unter bestimmten Einschränkungen.

    IPS-Zellen oder therapeutisches Klonen sind gute Methoden, um dieses ethische Dilemma zu vermeiden. Allerdings müssen neue Therapiemöglichkeiten früher oder später auch mit embryonalen Stammzellen ausprobiert werden, um sicherzugehen, dass sie wirklich funktionieren.

  • Definiere den Begriff IPS-Zellen.

    Tipps

    Pluripotente Zellen können nahezu alle Zelltypen ausbilden, aber keinen kompletten Organismus. Es handelt sich um embryonale Stammzellen.

    Die Reprogrammierung ermöglicht uns, jede beliebige Zelle des Körpers zu einer pluripotenten Stammzelle zu machen.

    Lösung

    IPS-Zellen sind induzierte pluripotente Stammzellen. Normale Zellen werden künstlich durch einen Virusvektor zur Expression bestimmter Gene angeregt. Auf diese Weise werden sie quasi „zurück“ programmiert und sind danach wieder differenzierungsfähig, können also durch Teilung und Differenzierung verschiedene Zellarten ausbilden. Eine IPS-Zelle ähnelt einer embryonalen Stammzelle stark, hat aber nicht alle Eigenschaften dieses Zelltyps.

  • Erkläre den Ablauf einer Stammzellenspende.

    Tipps

    Die Verabreichung des Wachstumshormons G-CSF findet einige Tage vor der eigentlichen Spende statt.

    Das Wachstumshormon regt die Produktion der Stammzellen an.

    Lösung

    Eine Blutstammzellenspende ist heutzutage kein großer Eingriff mehr. Einige Tage vor der geplanten Spende bekommt der Patient das Wachstumshormon G-CSF, um die Produktion der Blutstammzellen anzuregen.
    Bei der Spende selbst bekommt man ähnlich wie bei einer Blutspende einen Zugang in eine Vene an der Ellenbeuge gelegt, aber an beiden Armen. Dann wird das Blut von einem Arm zu einer Maschine und dann über den anderen Arm zurück in den Körper gepumpt. In der sogenannten Apheresemaschine wird das Blut zentrifugiert. Dadurch werden die einzelnen Blutbestandteile der Dichte nach aufgetrennt, es entsteht ein Dichtegradient. Die gesuchten Blutstammzellen können gezielt abgesaugt werden. Das restliche Blut wird wieder durchmischt und fließt zurück in den Körper. Dadurch verliert der Patient kein Blut, nur Blutstammzellen, die vom Körper nachgebildet werden können. Eine Blutzellspende dauert auf diese Weise etwa drei bis vier Stunden.

    Eine Knochenmarkentnahme ist eine andere Methode zur Blutstammzellenspende. Hierbei wird aus einem Beckenknochen ein Knochenmark-Blut-Gemisch entnommen, das vermehrt Blutstammzellen enthält. Diese Methode ist deutlich aufwendiger und wird in der Regel unter Vollnarkose durchgeführt. Dadurch ist die Belastung für den Körper höher. Deswegen werden Blutstammzellen heutzutage meistens über das Blut entnommen.

    Die gewonnenen Blutstammzellen werden einem an Leukämie erkrankten Patienten transplantiert. Dieser hat zuvor eine Chemotherapie gemacht, bei der sowohl die Krebszellen als auch gesunde Blutzellen abgetötet wurden. Die gespendeten Blutstammzellen dienen nun der Regeneration des Blutes.

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