Naturwissenschaftliche Grundlagen im Kontext einer klinischen Anwendung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen

Neubauer*, Julia C.; Bur*, Stephanie; Meiser*, Ina; Kurtz, Andreas; Zimmermann, Heiko

doi:10.1007/978-3-662-59052-2_2

Julia C. Neubauer*¹²,
Stephanie Bur*¹³,
Ina Meiser*¹³,
Andreas Kurtz¹⁴ &
…
Heiko Zimmermann¹⁵

Part of the book series: Veröffentlichungen des Instituts für Deutsches, Europäisches und Internationales Medizinrecht, Gesundheitsrecht und Bioethik der Universitäten Heidelberg und Mannheim ((IMGB,volume 48))

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4 Citations

Zusammenfassung

Humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPS-Zellen) können patienten- und krankheitsspezifisch aus nahezu jeder Zelle des Körpers erzeugt werden und besitzen Eigenschaften, die eigentlich nur Zellen aus einem Embryo besitzen. Ihre einfache Herstellung und ihre hohe Verfügbarkeit ermöglichen eine Vielzahl an neuartigen zellbasierten Therapiemethoden und therapeutischen Einsatzmöglichkeiten. Der gesamte Arbeitsablauf, der für eine klinische Anwendung von hiPS-Zellen nötig ist, lässt sich in die Gewinnung (Generierung), die Vervielfältigung (Expansion), die Spezialisierung (Differenzierung), die funktionsverlustfreie Lagerung (Kryokonserierung), die Charakterisierung (Qualitätskontrolle) sowie die finale Applikation (Zelltherapie) der hiPS-Zellen bzw. der hiPS-Zell-basierten Produkte unterteilen. Jeder dieser Schritte besitzt einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität und Funktionalität des resultierenden hiPS-Zell-basierten Therapieproduktes. Daher werden in diesem Beitrag die naturwissenschaftlichen Grundlagen und die Umsetzung der genannten Prozessschritte mit ihren Chancen und Risiken nach aktuellem Stand der Technik erläutert sowie Ausblicke auf zukünftige praktische Fragestellungen gegeben.

* Julia C. Neubauer, Stephanie Bur und Ina Meiser teilen sich die Erstautorenschaft.

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Notes

1.
Strachan und Read 2005, S. 84 ff.
2.
Thomson et al. 1998, S. 1145 ff.
3.
Varela et al. 2011, S. 15207 ff.; Yamanaka 2012, S. 678 ff.
4.
Squillaro et al. 2016, S. 829–48.
5.
Takahashi und Yamanaka 2006, S. 663 ff; Park et al. 2008; Takahashi et al. 2007; Yu et al. 2007.
6.
Weismann et al. 1893, S. 37 ff.; Waddington 1957.
7.
Waddington 1957.
8.
Takahashi und Yamanaka 2006, S. 183 ff.
9.
Gurdon 1962, S. 622 ff.
10.
Wilmut et al. 1997, S. 810 ff.
11.
Wakayama et al. 1998, S. 369 ff.
12.
Thuan et al. 2010, S. 20 ff.
13.
Schneuwly et al. 1987, S. 816 ff.
14.
Takahashi und Yamanaka 2006, S. 183 ff.
15.
Takahashi und Yamanaka 2006, S. 663 ff.
16.
Takahashi et al. 2007, S. 861 ff.
17.
Schwartz et al. 2015, S. 509 ff.
18.
Singh et al. 2015, S. 2; Verheyen et al. 2018, S. 363 ff.
19.
Yamanaka 2012, S. 678 ff.
20.
Kim et al. 2010, S. 285 ff.
21.
Mallon et al. 2014, S. 376 ff.; Choi et al. 2015, S. 1173 ff.
22.
Hurlbut 2007, S. 79 ff.
23.
Thuan et al. 2010, S. 20 ff.
24.
Cieślar-Pobuda et al. 2017, S. 1359 ff.
25.
Gore et al. 2011, S. 1173 ff.; Cieślar-Pobuda et al. 2017, S. 1359 ff.
26.
Cieślar-Pobuda et al. 2017, S. 1359 ff.
27.
Cieślar-Pobuda et al. 2017, S. 1359 ff.; Davis et al. 1987, S. 987 ff.; Vierbuchen et al. 2010, S. 1035 ff.; Ambasudhan et al. 2011, S. 113 ff.; Sekiya und Suzuki 2011, S. 390 ff.; Ieda et al. 2010, S. 375 ff.
28.
Storb 2012, S. 334.
29.
Ojeh et al. 2015, S. 25476 ff.
30.
Squillaro et al. 2016, S. 829 ff.; Stoltz et al. 2015, S. 19.
31.
Stoltz et al. 2015, S. 19.
32.
Brunet und Rando 2007, S. 288.
33.
Storb 2012, S. 334.
34.
McKernan und Watt 2013, S. 875 ff.
35.
Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
36.
Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
37.
Takahashi und Yamanaka 2006, S. 663 ff.
38.
Yu et al. 2007, S. 1917 ff.
39.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff.; Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
40.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff.
41.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff.; Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
42.
Nakagawa et al. 2008, S. 101 ff.
43.
Nakagawa et al. 2008, S. 101 ff.
44.
Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
45.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff.; Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
46.
Strachan und Read 2005, S. 341 ff.
47.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff.
48.
Chen et al. 2011, S. 424 ff.
49.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff.
50.
Yoshida et al. 2009, S. 237 ff.
51.
De Sousa et al. 2017, S. 105 ff.
52.
Aasen et al. 2008, S. 1276 ff.
53.
Eminli et al. 2009, S. 968 ff.
54.
Kim et al. 2008, S. 646 ff.
55.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff; Smith et al. 2016, S. 139 ff.
56.
Kim et al. 2010, S. 285 ff.
57.
Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.; Bernal 2013, S. 956 ff.
58.
Takahashi et al. 2007, S. 861 ff.; Yu et al. 2007, S. 1917 ff.
59.
Takahashi et al. 2007, S. 861 ff.
60.
Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
61.
Stadtfeld et al. 2008, S. 945 ff.
62.
Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
63.
Takahashi und Yamanaka 2016, S. 183 ff.; Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
64.
Warren et al. 2010, S. 618 ff.
65.
Bernal et al. 2013, S. 956 ff.
66.
Mandal und Rossi 2013, S. 568 ff.
67.
Warren et al. 2010, S. 618 ff.
68.
Gonzalez et al. 2011, S. 231 ff.
69.
Bernal et al. 2013, S. 956 ff.
70.
Ban et al. 2011, S. 14234 ff.
71.
Fusaki et al. 2009, S. 348 ff.
72.
Bernal et al. 2013, S. 956 ff.
73.
Gore et al. 2011, S. 63.
74.
Müller et al. 2014, S. 190 ff.
75.
Kröger et al. 2013, S. 604 ff.
76.
Barry et al. 2015, S. 110 ff.; Neofytou et al. 2015, S. 2551 ff.
77.
Nakatsuji et al. 2008, S. 739 ff.
78.
Garber et al. 2015, S. 890 f.
79.
Neofytou et al. 2015, S. 2551 ff.
80.
Neofytou et al. 2015, S. 2551 ff.
81.
Cox et al. 2015, S. 121 ff.
82.
Cox et al. 2015, S. 121 ff.
83.
Badylak et al. 2011, S. 27 ff.
84.
Thomson et al. 1998, S. 1145 ff.
85.
Serra et al. 2012, S. 350 ff.
86.
Smith et al. 1988, S. 688 ff.
87.
Serra et al. 2012, S. 350 ff.; Chen et al. 2014, S. 13 ff.
88.
Xu et al. 2005, S. 315 ff.
89.
Klimanskaya et al. 2005, S. 1636 ff.
90.
Ludwig et al. 2006, S. 185; Chen et al. 2011, S. 424 ff.
91.
Braam et al. 2008, S. 2257 ff.
92.
Chen et al. 2011, S. 424 ff.
93.
Chen et al. 2011, S. 424 ff.
94.
Rodin et al. 2014, S. 1 ff. and Rodin et al. 2010, S. 611 ff.; Miyazaki et al. 2012, S. 1236.
95.
Miyazaki et al. 2012, S. 1236.
96.
Chen et al. 2014, S. 13 ff.
97.
Li et al. 2012, S. 59 ff.
98.
Watanabe et al. 2007, S. 681 ff.
99.
Vernardis et al. 2017, S. 681 ff.
100.
Assou et al. 2018, S. 814 ff.
101.
Beers et al. 2012, S. 2029 ff.
102.
Serra et al. 2012, S. 350 ff.
103.
Ismadi et al. 2014, S. e106493.
104.
Wang et al. 2013, S. 1103 ff.
105.
Leung et al. 2011, S. 165 ff.
106.
Ezashi et al. 2005, S. 102 ff.
107.
Chen et al. 2014, S. 13 ff.
108.
Chen et al. 2011, S. 424 ff.
109.
Chen et al. 2013, S. 1032 ff.
110.
Fertah et al. 2014, S. 3707 ff.; Zimmermann et al. 2005, S. 491 ff.
111.
Mettler et al. 2013, S. 219 ff.
112.
Ehrhart et al. 2013, S. e73498.
113.
Gepp et al. 2017, S. 2451 ff.
114.
Bardy et al. 2013, S. 166 ff.; Fan et al. 2014, S. 588 ff.; Gupta et al. 2016, S. 45 ff.
115.
Badenes et al. 2016.
116.
Bardy et al. 2013, S. 166 ff.
117.
Fan et al. 2014, S. 588 ff.
118.
Badenes et al. 2017, S. 492 ff.
119.
Kinney et al. 2011, S. 249 ff.
120.
Hsiao und Palecek 2012, S. 266 ff.
121.
Kropp et al. 2016, S. 1289 ff.
122.
Bardy et al. 2013, S. 166 ff.
123.
Wu et al. 2014, S. e102486.
124.
Badenes et al. 2017, S. 492 ff.
125.
Amit et al. 2010, S. 248 ff.
126.
Olmer et al. 2010, S. 51 ff.
127.
Kinney et al. 2011, S. 249 ff.
128.
Lu et al. 2012, S. 2419 ff.
129.
Lei und Schaffer 2013, S. E5039 ff.
130.
Bardy et al. 2013, S. 166 ff.; Fan et al. 2014, S. 588 ff.; Elanzew et al. 2015, S. 1589 ff.; Lei und Schaffer 2013, S. E5039 ff.
131.
Kropp et al. 2017, S. 244 ff.
132.
Archibald et al. 2016, S. 1847 ff.
133.
Paull et al. 2015, S. 885 ff.
134.
Zweigerdt et al. 2011, S. 689 f.
135.
Kropp et al. 2016, S. 1289 ff.
136.
Elanzew et al. 2015, S. 1589 ff.
137.
Zweigerdt et al. 2011, S. 689 ff.
138.
Kropp et al. 2016, S. 1289 ff.
139.
Elanzew et al. 2015, S. 1589 ff.
140.
Kropp et al. 2016, S. 1289 ff.
141.
Serra et al. 2012, S. 350 ff.; Chen et al. 2014, S. 13 ff.
142.
Cieślar-Pobuda et al. 2017, S. 1359 ff.
143.
Manohar und Lagasse 2009, S. 936 ff.
144.
Cohen und Melton 2011, S. 243 ff.
145.
Cohen und Melton 2011, S. 243 ff.
146.
Cohen und Melton 2011, S. 243 ff.
147.
Watt und Huck 2013, S. 467 ff.
148.
Engler et al. 2006, S. 677 ff.
149.
Leung et al. 2011, S. 165 ff.; Ezashi et al. 2005, S. 4783 ff.
150.
Kempf et al. 2016, S. 330 ff.
151.
Zhou et al. 2016, S. 1132 ff.
152.
Cohen und Melton 2011, S. 243 ff.
153.
Kraehenbuehl et al. 2011, S. 731 ff.
154.
Hsiao und Palecek 2012, S. 266 ff.
155.
Burridge und Zambidis 2013, S. 149 ff.; Breckwoldt et al. 2017, S. 1177 ff.; Muratore et al. 2014, S. e105807; Dorn et al. 2015, S. 32 ff.
156.
Bauwens et al. 2011, S. 1901 ff.
157.
Hwang et al. 2009, S. 16978 ff.
158.
Kempf et al. 2014, S. 1132 ff.
159.
Hong et al. 2010, S. 120 ff.
160.
Kraehenbuehl et al. 2011, S. 731 ff.
161.
Ji und Guvendiren 2017, S. 23.
162.
Ji und Guvendiren 2017, S. 23; Leberfinger et al. 2017, S. 1940 ff.
163.
Gilpin und Yang 2017, S. 9831534.
164.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
165.
Kamao et al. 2014, S. 205 ff.
166.
Kamao et al. 2014, S. 205 ff.
167.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.; Kamao et al. 2014, S. 205 ff.
168.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
169.
Paull et al. 2015, S. 885 ff.
170.
Engler et al. 2006, S. 677 ff.
171.
Breckwoldt et al. 2017, S. 1177 ff.
172.
Jing et al. 2008, S. 393 ff.
173.
Kempf et al. 2015, S. 1345 ff.
174.
Miranda et al. 2016, S. 1628 ff.
175.
Fischer et al. 2018, S. 65 ff.
176.
Paull et al. 2015, S. 885 ff.
177.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
178.
Jager et al. 2008, S. 2606 ff.
179.
Oshima et al. 2001, S. 1153 ff.
180.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
181.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
182.
Garber 2015, S. 890 f.
183.
S. dazu http://www.umin.ac.jp/ctr, UMIN000026003 (Abteilung für Ophthalmologie, Kobe City Medical Center General Hospital). Zugegriffen: 26. Januar 2019.
184.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
185.
Garber 2015, S. 890 f.
186.
Da Cruz et al. 2018, S. 328 ff.
187.
Saitou und Miyauchi 2016, S. 721 ff.
188.
Hayashi et al. 2011, S. 519 ff.; Hayashi et al. 2012, S. 971 ff.
189.
Hayashi et al. 2012, S. 971 ff.
190.
Hayashi et al. 2011, S. 519 ff.
191.
Zou et al. 2016, S. 330 ff.; Hikabe et al. 2016, S. 299 ff.
192.
Hikabe et al. 2016, S. 299 ff.
193.
Zou et al. 2016, S. 330 ff.
194.
Ishii 2014, S. 1064 ff.
195.
Saitou und Miyauchi 2016, S. 721 ff.
196.
Handel et al. 2014, S. 216.
197.
Medrano et al. 2012, S. 1186 ff.
198.
Easley et al. 2012, S. 440 ff.
199.
Sasaki et al. 2015, S. 178 ff.; Irie et al. 2015, S. 253 ff.
200.
Saitou und Miyauchi 2016, S. 721 ff.
201.
Irie et al. 2015, S. 253 ff.
202.
Sasaki et al. 2015, S. 178 ff.
203.
Saitou und Miyauchi 2016, S. 721 ff.
204.
Handel et al. 2014, S. 216.
205.
Hayashi et al. 2017, S. 1733 ff.
206.
Kim et al. 2010, S. 285 ff.
207.
Saitou und Miyauchi 2016, S. 721 ff.
208.
Kamao et al. 2014, S. 205 ff.
209.
Kuroda et al. 2012, S. e37342.
210.
Kanemura et al. 2014, S. e85336.
211.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
212.
Lamm et al. 2016, S. 253 ff.
213.
Assou et al. 2018, S. 814 ff.
214.
Barry et al. 2015, S. 110 ff.
215.
Mandai et al. 2017, S. 1038 ff.
216.
Kuroda et al. 2012, S. e37342.
217.
Kanemura et al. 2014, S. e85336.
218.
Li und Ma 2012, S. 205 ff.
219.
Kaindl et al. 2018, S. 1 ff.
220.
Mazur et al. 1972, S. 345 ff.
221.
Fowler und Toner 2005, S. 124.
222.
Meryman 1974, S. 384.
223.
Mazur 1984, S. 136 ff.
224.
Fowler und Toner 2005, S. 119 ff.
225.
Meryman 1974, S. 350.
226.
Acker und Croteau 2004, S. 131.
227.
Hunt 2017, S. 49 f.
228.
Elliott et al. 2017, S. 74 ff.
229.
Meryman 1971, S. 173 ff.
230.
Fuller 2004, S. 375 ff.
231.
Berz et al. 2007, S. 466.
232.
Clegg et al. 1982, S. 306 ff.
233.
Muldrew und McGann 1990, S. 325 ff.
234.
Naaldijk et al. 2016, S. 1 ff.
235.
Chen et al. 2002, S. 301 ff.
236.
Brockbank et al. 2000, S. 1 ff.
237.
Muldrew et al. 2004, S. 67 ff.
238.
Fahy et al. 1984, S. 407 ff.
239.
Wolfe und Bryant, S. 438 ff.
240.
Vajta et al. 1998, S. 53.
241.
Reubinoff et al. 2001, S. 2187 ff.
242.
Chen et al. 2002, S. 301 f.
243.
Germann et al. 2013, S. 193 ff.
244.
Martin-Ibanez et al. 2008, S. 2744 ff.
245.
Chatterjee et al. 2017, S. 1 ff.
246.
Muldrew und McGann 1994, S. 540.
247.
Mazur 2004, S. 3 ff.
248.
Miyazaki und Suemori 2016, S. 58.
249.
Xu et al. 2014, S. 75 f.
250.
Chen et al. 2010, S. 240 ff.
251.
Mollamohammadi et al. 2009, S. 2468 ff.
252.
Miyazaki et al. 2014, S. 49 ff.
253.
EBiSC: www.ebisc.org. Zugegriffen: 16. Januar 2019.
254.
ECACC: www.phe-culturecollections.org.uk/products/celllines/ebisc-introduction.aspx. Zugegriffen: 16. Januar 2019.
255.
Li und Ma 2012, S. 211.
256.
Katkov et al. 2011, S. 1 ff.
257.
Hunt 2011, S. 110 f.
258.
Hunt 2017, S. 66.
259.
Bruce et al. 2017, S. 79 ff.
260.
Andrews et al. 2015, S. 16.
261.
Askion C-line® hermetic storage, www.askion.com. Zugegriffen: 16. Januar 2019.
262.
Reubinoff et al. 2001, S. 2187 ff.
263.
Beier et al. 2011, S. 175 ff.; Heng et al. 2005, S. 77 ff.; Beier et al. 2013, S. 8 ff.
264.
Kaindl et al. 2018, S. 1 ff.
265.
Stabil-Ice: www.gesundheitsforschung-bmbf.de/de/stabil-ice.php. Zugegriffen: 16. Januar 2019.

Literatur

Aasen T, Raya A, Barrero MJ, Garreta E, Consiglio A, Gonzalez F, Vassena R, Bilić J, Pekarik V, Tiscornia G, Edel M, Boué S, Izpisúa Belmonte JC (2008) Efficient and rapid generation of induced pluripotent stem cells from human keratinocytes. Nat Biotechnol 26:1276–1284
Google Scholar
Acker JP, Croteau IM (2004) Pre- and post-thaw assessment of intracellular ice formation. J Microsc 215:131–138
Google Scholar
Ambasudhan R, Talantova M, Coleman R, Yuan X, Zhu S, Lipton SA, Ding S (2011) Direct reprogramming of adult human fibroblasts to functional neurons under defined conditions. Cell Stem Cell 9:113–118
Google Scholar
Amit M, Chebath J, Margulets V, Laevsky I, Miropolsky Y, Shariki K, Peri M, Blais I, Slutsky G, Revel M, Itskovitz-Eldor J (2010) Suspension culture of undifferentiated human embryonic and induced pluripotent stem cells. Stem Cell Rev 6:248–259
Google Scholar
Andrews PW, Baker D, Benvinisty N, Miranda B, Bruce K, Brüstle O, Choi M, Choi YM, Crook JM, de Sousa PA, Dvorak P, Freund C, Firpo M, Furue MK, Gokhale P, Ha HY, Han E, Haupt S, Healy L, Hei DJ, Hovatta O, Hunt C, Hwang SM, Inamdar MS, Isasi RM, Jaconi M, Jekerle V, Kamthorn P, Kibbey MC, Knezevic I, Knowles BB, Koo SK, Laabi Y, Leopoldo L, Liu P, Lomax GP, Loring JF, Ludwig TE, Montgomery K, Mummery C, Nagy A, Nakamura Y, Nakatsuji N, Oh S, Oh SK, Otonkoski T, Pera M, Peschanski M, Pranke P, Rajala KM, Rao M, Ruttachuk R, Reubinoff B, Ricco L, Rooke H, Sipp D, Stacey GN, Suemori H, Takahashi TA, Takada K, Talib S, Tannenbaum S, Yuan BZ, Zeng F, Zhou Q (2015) Points to consider in the development of seed stocks of pluripotent stem cells for clinical applications: International Stem Cell Banking Initiative (ISCBI). Regen Med 10:1–44
Google Scholar
Archibald PR, Chandra A, Thomas D, Chose O, Massouridès E, Laâbi Y, Williams DJ (2016) Comparability of automated human induced pluripotent stem cell culture: a pilot study. Bioprocess Biosyst Eng 39:1847–1858
Google Scholar
Assou S, Bouckenheimer J, De Vos J (2018) Concise review: assessing the genome integrity of human induced pluripotent stem cells: what quality control metrics? Stem Cells 36:814–821
Google Scholar
Badenes SM, Fernandes TG, Cordeiro CS, Boucher S, Kuninger D, Vemuri MC, Diogo MM, Cabral JM (2016) Correction: defined essential 8 medium and vitronectin efficiently support scalable xeno-free expansion of human induced pluripotent stem cells in stirred microcarrier culture systems. PLoS One 11:e0155296
Google Scholar
Badenes SM, Fernandes TG, Miranda CC, Pusch-Klein A, Haupt S, Rodrigues CAV, Diogo MM, Brüstle O (2017) Long-term expansion of human induced pluripotent stem cells in a microcarrier-based dynamic system. J Chem Technol Biotechnol 92:492–503
Google Scholar
Badylak SF, Taylor D, Uygun K (2011) Whole-organ tissue engineering: decellularization and recellularization of three-dimensional matrix scaffolds. Annu Rev Biomed Eng 13:27–53
Google Scholar
Ban H, Nishishita N, Fusaki N, Tabata T, Saeki K, Shikamura M, Takada N, Inoue M, Hasegawa M, Kawamata S, Nishikawa S (2011) Efficient generation of transgene-free human induced pluripotent stem cells (iPSCs) by temperature-sensitive Sendai virus vectors. Proc Natl Acad Sci U S A 108:14234–14239
Google Scholar
Bardy J, Chen AK, Lim YM, Wu S, Wei S, Weiping H, Chan K, Reuveny S, Oh SK (2013) Microcarrier suspension cultures for high-density expansion and differentiation of human pluripotent stem cells to neural progenitor cells. Tissue Eng Part C Methods 19:166–180
Google Scholar
Barry J, Hyllner J, Stacey G, Taylor CJ, Turner M (2015) Setting up a haplobank: issues and solutions. Curr Stem Cell Rep 1:110–117
Google Scholar
Bauwens CL, Song H, Thavandiran N, Ungrin M, Massé S, Nanthakumar K, Seguin C, Zandstra PW (2011) Geometric control of cardiomyogenic induction in human pluripotent stem cells. Tiss Eng Part A 17:1901–1909
Google Scholar
Beers J, Gulbranson DR, George N, Siniscalchi LI, Jones J, Thomson JA, Chen G (2012) Passaging and colony expansion of human pluripotent stem cells by enzyme-free dissociation in chemically defined culture conditions. Nat Protoc 7:2029–2040
Google Scholar
Beier AF, Schulz JC, Dörr D, Katsen-Globa A, Sachinidis A, Hescheler J, Zimmermann H (2011) Effective surface-based cryopreservation of human embryonic stem cells by vitrification. Cryobiology 63:175–185
Google Scholar
Beier AF, Schulz JC, Zimmermann H (2013) Cryopreservation with a twist – towards a sterile, serum-free surface-based vitrification of hESCs. Cryobiology 66:8–16
Google Scholar
Bernal JA (2013) RNA-Based Tools for Nuclear Reprogramming and Lineage-Conversion: Towards Clinical Applications. J Cardiovasc Transl Res 6 (6):956–968
Google Scholar
Berz D, McCormack EM, Winer ES, Colvin GA, Quesenberry PJ (2007) Cryopreservation of hematopoietic stem cells. Am J Hematol 82:463–472
Google Scholar
Braam SR, Zeinstra L, Litjens S, Ward-van Oostwaard D, van den Brink S, van Laake L, Lebrin F, Kats P, Hochstenbach R, Passier R, Sonnenberg A, Mummery CL (2008) Recombinant vitronectin is a functionally defined substrate that supports human embryonic stem cell self-renewal via alphavbeta5 integrin. Stem Cells 26:2257–2265
Google Scholar
Breckwoldt K, Letuffe-Brenière D, Mannhardt I, Schulze T, Ulmer B, Werner T, Benzin A, Klampe B, Reinsch MC, Laufer S, Shibamiya A, Prondzynski M, Mearini G, Schade D, Fuchs S, Neuber C, Krämer E, Saleem U, Schulze ML, Rodriguez ML, Eschenhagen T, Hansen A (2017) Differentiation of cardiomyocytes and generation of human engineered heart tissue. Nat Protoc 12:1177–1197
Google Scholar
Brockbank KG, Song YC, Khirabadi BS, Lightfoot FG, Boggs JM, Taylor MJ (2000) Storage of tissues by vitrification. Transplant Proc 32:3–4
Google Scholar
Bruce KW, Campbell JD, De Sousa P (2017) Quality assured characterization of stem cells for safety in banking for clinical application. Methods Mol Biol 1590:79–98
Google Scholar
Brunet A, Rando TA (2007) From stem to stern. Nature 449:288
Google Scholar
Burridge PW, Zambidis ET (2013) Highly efficient directed differentiation of human induced pluripotent stem cells into cardiomyocytes. Methods Mol Biol 997:149–161
Google Scholar
Chatterjee A, Saha D, Niemann H, Gryshkov O, Glasmacher B, Hofmann N (2017) Effects of cryopreservation on the epigenetic profile of cells. Cryobiology 74:1–7
Google Scholar
Chen T, Bhowmick S, Sputtek A, Fowler A, Toner M (2002) The glass transition temperature of mixtures of trehalose and hydroxyethyl starch. Cryobiology 44:301–306
Google Scholar
Chen G, Hou Z, Gulbranson DR, Thomson JA (2010) Actin-myosin contractility is responsible for the reduced viability of dissociated human embryonic stem cells. Cell Stem Cell 7:240–248
Google Scholar
Chen G, Gulbranson DR, Hou Z, Bolin JM, Ruotti V, Probasco MD, Smuga-Otto K, Howden SE, Diol NR, Propson NE, Wagner R, Lee GO, Antosiewicz-Bourget J, Teng JM, Thomson JA (2011) Chemically defined conditions for human iPSC derivation and culture. Nat Methods 8:424–429
Google Scholar
Chen AK, Reuveny S, Oh SK (2013) Application of human mesenchymal and pluripotent stem cell microcarrier cultures in cellular therapy: achievements and future direction. Biotechnol Adv 31:1032–1046
Google Scholar
Chen KG, Mallon BS, McKay RD, Robey PG (2014) Human pluripotent stem cell culture: considerations for maintenance, expansion, and therapeutics. Cell Stem Cell 14:13–26
Google Scholar
Choi J, Lee S, Mallard W, Clement K, Tagliazucchi GM, Lim H, Choi IY, Ferrari F, Tsankov AM, Pop R, Lee G, Rinn JL, Meissner A, Park PJ, Hochedlinger K (2015) A comparison of genetically matched cell lines reveals the equivalence of human iPSCs and ESCs. Nat Biotechnol 33:1173–1181
Google Scholar
Cieślar-Pobuda A, Knoflach V, Ringh MV, Stark J, Likus W, Siemianowicz K, Ghavami S, Hudecki A, Green JL, Łos MJ (2017) Transdifferentiation and reprogramming: overview of the processes, their similarities and differences. Biochim Biophys 1864:1359–1369
Google Scholar
Clegg JS, Seitz P, Seitz W, Hazlewood CF (1982) Cellular responses to extreme water loss: the water-replacement hypothesis. Cryobiology 19:306–316
Google Scholar
Cohen DE, Melton D (2011) Turning straw into gold: directing cell fate for regenerative medicine. Nat Rev Genet 12:243–252
Google Scholar
Cox DB, Platt RJ, Zhang F (2015) Therapeutic genome editing: prospects and challenges. Nat Med 21:121–131
Google Scholar
Da Cruz L, Fynes K, Georgiadis O, Kerby J, Luo YH, Ahmado A, Vernon A, Daniels JT, Nommiste B, Hasan SM, Gooljar SB, Carr AF, Vugler A, Ramsden CM, Bictash M, Fenster M, Steer J, Harbinson T, Wilbrey A, Tufail A, Feng G, Whitlock M, Robson AG, Holder GE, Sagoo MS, Loudon PT, Whiting P, Coffey PJ (2018) Phase 1 clinical study of an embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium patch in age-related macular degeneration. Nat Biotechnol 4:328–337. https://doi.org/10.1038/nbt.4114. Epub 2018 Mar 19
Article Google Scholar
Davis RL, Weintraub H, Lassar AB (1987) Expression of a single transfected cDNA converts fibroblasts to myoblasts. Cell 51:987–1000
Google Scholar
De Sousa PA, Steeg R, Wachter E, Bruce K, King J, Hoeve M, Khadun S, McConnachie G, Holder J, Kurtz A, Seltmann S, Dewender J, Reimann S, Stacey G, O'Shea O, Chapman C, Healy L, Zimmermann H, Bolton B, Rawat T, Atkin I, Veiga A, Kuebler B, Serano BM, Saric T, Hescheler J, Brüstle O, Peitz M, Thiele C, Geijsen N, Holst B, Clausen C, Lako M, Armstrong L, Gupta SK, Kvist AJ, Hicks R, Jonebring A, Brolén G, Ebneth A, Cabrera-Socorro A, Foerch P, Geraerts M, Stummann TC, Harmon S, George C, Streeter I, Clarke L, Parkinson H, Harrison PW, Faulconbridge A, Cherubin L, Burdett T, Trigueros C, Patel MJ, Lucas C, Hardy B, Predan R, Dokler J, Brajnik M, Keminer O, Pless O, Gribbon P, Claussen C, Ringwald A, Kreisel B, Courtney A, Allsopp TE (2017) Rapid establishment of the European Bank for induced Pluripotent Stem Cells (EBiSC) – the Hot Start experience. Stem Cell Res 20:105–114
Google Scholar
Dorn I, Klich K, Arauzo-Bravo MJ, Radstaak M, Santourlidis S, Ghanjati F, Radke TF, Psathaki OE, Hargus G, Kramer J, Einhaus M, Kim JB, Kögler G, Wernet P, Schöler HR, Schlenke P, Zaehres H (2015) Erythroid differentiation of human induced pluripotent stem cells is independent of donor cell type of origin. Haematologica 100:32–41
Google Scholar
Easley CA 4th, Phillips BT, McGuire MM, Barringer JM, Valli H, Hermann BP, Simerly CR, Rajkovic A, Miki T, Orwig KE, Schatten GP (2012) Direct differentiation of human pluripotent stem cells into haploid spermatogenic cells. Cell Rep 2:440–446
Google Scholar
Ehrhart F, Mettler E, Böse T, Weber MM, Vásquez JA, Zimmermann H (2013) Biocompatible coating of encapsulated cells using ionotropic gelation. PLoS One 8:e73498
Google Scholar
Elanzew A, Sommer A, Pusch-Klein A, Brustle O, Haupt SA (2015) Reproducible and versatile system for the dynamic expansion of human pluripotent stem cells in suspension. Biotechnol J 10:1589–1599
Google Scholar
Elliott GD, Wang S, Fuller BJ (2017) Cryoprotectants: a review of the actions and applications of cryoprotective solutes that modulate cell recovery from ultra-low temperatures. Cryobiology 76:74–91
Google Scholar
Eminli S, Foudi A, Stadtfeld M, Maherali N, Ahfeldt T, Mostoslavsky G, Hock H, Hochedlinger K (2009) Differentiation stage determines potential of hematopoietic cells for reprogramming into induced pluripotent stem cells. Nat Genet 41:968–976
Google Scholar
Engler AJ, Sen S, Sweeney HL, Discher DE (2006) Matrix elasticity directs stem cell lineage specification. Cell 126:677–689
Google Scholar
Ezashi T, Das P, Roberts RM (2005) Low O2 tensions and the prevention of differentiation of hES cells. Proc Natl Acad Sci U S A 102:4783–4788
Google Scholar
Fahy GM, Wowk B (2015) Principles of cryopreservation by vitrification. Methods Mol Biol 1257:21–82
Google Scholar
Fahy GM, MacFarlane DR, Angell CA, Meryman HT (1984) Vitrification as an approach to cryopreservation. Cryobiology 21 (4):407–426
Google Scholar
Fan Y, Hsiung M, Cheng C, Tzanakakis ES (2014) Facile engineering of xeno-free microcarriers for the scalable cultivation of human pluripotent stem cells in stirred suspension. Tissue Eng Part A 20:588–599
Google Scholar
Fertah M, Belfkira A, Dahmane EM, Taourirte M, Brouillette F (2014) Extraction and characterization of sodium alginate from Moroccan Laminaria digitata brown seaweed. Arab J Chem 10:3707–3714
Google Scholar
Fischer B, Meier A, Dehne A, Salhotra A, Tran TA, Neumann S, Schmidt K, Meiser I, Neubauer JC, Zimmermann H, Gentile L (2018) A complete workflow for the differentiation and the dissociation of hiPSC-derived cardiospheres. Stem Cell Res 32:65–72. https://doi.org/10.1016/j.scr.2018.08.015
Article Google Scholar
Fowler A, Toner M (2005) Cryo-injury and biopreservation. Ann N Y Acad Sci 1066:119–135
Google Scholar
Fuller BJ (2004) Cryoprotectants: the essential antifreezes to protect life in the frozen state. Cryo Letters 25:375–388
Google Scholar
Fusaki N, Ban H, Nishiyama A, Saeki K, Hasegawa M (2009) Efficient induction of transgene-free human pluripotent stem cells using a vector based on Sendai virus, an RNA virus that does not integrate into the host genome. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci 85:348–362
Google Scholar
Garber K (2015) RIKEN suspends first clinical trial involving induced pluripotent stem cells. Nat Biotechnol 33 (9):890–891
Google Scholar
Gepp MM, Fischer B, Schulz A, Dobringer J, Gentile L, Vasquez JA, Neubauer JC, Zimmermann H (2017) Bioactive surfaces from seaweed-derived alginates for the cultivation of human stem cells. J Appl Phycol 29:2451–2461
Google Scholar
Germann A, Oh YJ, Schmidt T, Schön U, Zimmermann H, von Briesen H (2013) Temperature fluctuations during deep temperature cryopreservation reduce PBMC recovery, viability and T-cell function. Cryobiology 67:193–200
Google Scholar
Gilpin A, Yang Y (2017) Decellularization strategies for regenerative medicine: from processing techniques to applications. Biomed Res Int 2017:9831534
Google Scholar
Gonzalez F, Boue S, Izpisua Belmonte JC (2011) Methods for making induced pluripotent stem cells: reprogramming a la carte. Nat Rev Genet 12:231–242
Google Scholar
Gore A, Li Z, Fung HL, Young JE, Agarwal S, Antosiewicz-Bourget J, Canto I, Giorgetti A, Israel MA, Kiskinis E, Lee JH, Loh YH, Manos PD, Montserrat N, Panopoulos AD, Ruiz S, Wilbert ML, Yu J, Kirkness EF, Izpisua Belmonte JC, Rossi DJ, Thomson JA, Eggan K, Daley GQ, Goldstein LS, Zhang K (2011) Somatic coding mutations in human induced pluripotent stem cells. Nature 471:63
Google Scholar
Gupta P, Ismadi MZ, Verma PJ, Fouras A, Jadhav S, Bellare J, Hourigan K (2016) Optimization of agitation speed in spinner flask for microcarrier structural integrity and expansion of induced pluripotent stem cells. Cytotechnology 68:45–59
Google Scholar
Gurdon JB (1962) The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles. J Embryol Exp Morphol 10:622–640
Google Scholar
Handel MA, Eppig JJ, Schimenti JC (2014) Applying „gold standards“ to in-vitro-derived germ cells. Cell 159:216
Google Scholar
Hayashi K, Ohta H, Kurimoto K, Aramaki S, Saitou M (2011) Reconstitution of the mouse germ cell specification pathway in culture by pluripotent stem cells. Cell 146:519–532
Google Scholar
Hayashi K, Ogushi S, Kurimoto K, Shimamoto S, Ohta H, Saitou M (2012) Offspring from oocytes derived from in vitro primordial germ cell-like cells in mice. Science 338:971–975
Google Scholar
Hayashi K, Hikabe O, Obata Y, Hirao Y (2017) Reconstitution of mouse oogenesis in a dish from pluripotent stem cells. Nat Protoc 12:1733–1744
Google Scholar
Heng BC, Bested SM, Chan SH, Cao T (2005) A proposed design for the cryopreservation of intact and adherent human embryonic stem cell colonies. In Vitro Cell Dev Biol Anim 41:77–79
Google Scholar
Hikabe O, Hamazaki N, Nagamatsu G, Obata Y, Hirao Y, Hamada N, Shimamoto S, Imamura T, Nakashima K, Saitou M, Hayashi K (2016) Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line. Nature 539:299–303
Google Scholar
Hong SH, Werbowetski-Ogilvie T, Ramos-Mejia V, Lee JB, Bhatia M (2010) Multiparameter comparisons of embryoid body differentiation toward human stem cell applications. Stem Cell Res 5:120–130
Google Scholar
Hsiao C, Palecek SP (2012) Microwell regulation of pluripotent stem cell self-renewal and differentiation. Bionanoscience 2:266–276
Google Scholar
Hunt CJ (2011) Cryopreservation of human stem cells for clinical application: a review. Transfus Med Hemother 38:107–123
Google Scholar
Hunt CJ (2017) In: Crook JM, Ludwig TE (Hrsg) Stem cell banking: concepts and protocols, Bd 1. Springer, Basingstoke, S 41–77
Google Scholar
Hurlbut WB (2007) Ethics and embryonic stem cell research. BioDrugs 21:79–83
Google Scholar
Hwang YS, Chung BG, Ortmann D, Hattori N, Moeller HC, Khademhosseini A (2009) Microwell-mediated control of embryoid body size regulates embryonic stem cell fate via differential expression of WNT5a and WNT11. Proc Natl Acad Sci U S A 106:16978–16983
Google Scholar
Ieda M, Fu JD, Delgado-Olguin P, Vedantham V, Hayashi Y, Bruneau BG, Srivastava D (2010) Direct reprogramming of fibroblasts into functional cardiomyocytes by defined factors. Cell 142:375–386
Google Scholar
Irie N, Weinberger L, Tang WW, Kobayashi T, Viukov S, Manor YS, Dietmann S, Hanna JH, Surani MA (2015) SOX17 is a critical specifier of human primordial germ cell fate. Cell 160:253–268
Google Scholar
Ishii T (2014) Human iPS cell-derived germ cells: current status and clinical potential. J Clin Med 3:1064–1083
Google Scholar
Ismadi MZ, Gupta P, Fouras A, Verma P, Jadhav S, Bellare J, Hourigan K (2014) Flow characterization of a spinner flask for induced pluripotent stem cell culture application. PLoS One 9:e106493
Google Scholar
Jager RD, Mieler WF, Miller JW (2008) Age-related macular degeneration. N Engl J Med 358:2606–2617
Google Scholar
Ji S, Guvendiren M (2017) Recent advances in bioink design for 3D bioprinting of tissues and organs. Front Bioeng Biotechnol 5:23
Google Scholar
Jing D, Parikh A, Canty JM Jr, Tzanakakis ES (2008) Stem cells for heart cell therapies. Tissue Eng Part B Rev 14:393–406
Google Scholar
Kaindl J, Meiser I, Majer J, Sommer A, Krach F, Katsen-Globa A, Winkler J, Zimmermann H, Neubauer JC, Winner B (2018) Zooming in on cryopreservation of hiPSCs and neural derivatives: a dual-center study using adherent vitrification. Stem Cells Transl Med. https://doi.org/10.1002/sctm.18-0121
Kamao H, Mandai M, Okamoto S, Sakai N, Suga A, Sugita S, Kiryu J, Takahashi M (2014) Characterization of human induced pluripotent stem cell-derived retinal pigment epithelium cell sheets aiming for clinical application. Stem Cell Rep 2:205–218
Google Scholar
Kanemura H, Go MJ, Shikamura M, Nishishita N, Sakai N, Kamao H, Mandai M, Morinaga C, Takahashi M, Kawamata S (2014) Tumorigenicity studies of induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived retinal pigment epithelium (RPE) for the treatment of age-related macular degeneration. PLoS One 9:e85336
Google Scholar
Katkov II, Kan NG, Cimadamore F, Nelson B, Snyder EY, Terskikh AV (2011) DMSO-free programmed cryopreservation of fully dissociated and adherent human induced pluripotent stem cells. Stem Cells Int 2011:981606
Google Scholar
Kempf H, Andree B, Zweigerdt R (2016) Large-scale production of human pluripotent stem cell derived cardiomyocytes. Adv Drug Deliv Rev 96:18–30
Google Scholar
Kempf H, Olmer R, Kropp C, Rückert M, Jara-Avaca M, Robles-Diaz D, Franke A, Elliott DA, Wojciechowski D, Fischer M, Roa Lara A, Kensah G, Gruh I, Haverich A, Martin U, Zweigerdt R (2014) Controlling expansion and cardiomyogenic differentiation of human pluripotent stem cells in scalable suspension culture. Stem Cell Rep 3:1132–1146
Google Scholar
Kempf H, Kropp C, Olmer R, Martin U, Zweigerdt R (2015) Cardiac differentiation of human pluripotent stem cells in scalable suspension culture. Nat Protoc 10:1345–1361
Google Scholar
Kim JB, Zaehres H, Wu G, Gentile L, Ko K, Sebastiano V, Araúzo-Bravo MJ, Ruau D, Han DW, Zenke M, Schöler HR (2008) Pluripotent stem cells induced from adult neural stem cells by reprogramming with two factors. Nature 454:646–650
Google Scholar
Kim K, Doi A, Wen B, Ng K, Zhao R, Cahan P, Kim J, Aryee MJ, Ji H, Ehrlich LI, Yabuuchi A, Takeuchi A, Cunniff KC, Hongguang H, McKinney-Freeman S, Naveiras O, Yoon TJ, Irizarry RA, Jung N, Seita J, Hanna J, Murakami P, Jaenisch R, Weissleder R, Orkin SH, Weissman IL, Feinberg AP, Daley GQ (2010) Epigenetic memory in induced pluripotent stem cells. Nature 467:285–290
Google Scholar
Kinney MA, Sargent CY, McDevitt TC (2011) The multiparametric effects of hydrodynamic environments on stem cell culture. Tissue Eng Part B Rev 17:249–262
Google Scholar
Klimanskaya I, Chung Y, Meisner L, Johnson J, West MD, Lanza R (2005) Human embryonic stem cells derived without feeder cells. Lancet 365:1636–1641
Google Scholar
Kraehenbuehl TP, Langer R, Ferreira LS (2011) Three-dimensional biomaterials for the study of human pluripotent stem cells. Nat Methods 8:731–736
Google Scholar
Kröger N, Zabelina T, de Wreede L, Berger J, Alchalby H, van Biezen A, Milpied N, Volin L, Mohty M, Leblond V, Blaise D, Finke J, Schaap N, Robin M, de Witte T (2013) Allogenic stem cell transplantation for older advanced MDS patients: improved survival with young unrelated donor in comparison with HLA-identical siblings. Leukemia 27:604–609
Google Scholar
Kropp C, Kempf H, Halloin C, Robles-Diaz D, Franke A, Scheper T, Kinast K, Knorpp T, Joos TO, Haverich A, Martin U, Zweigerdt R, Olmer R (2016) Impact of feeding strategies on the scalable expansion of human pluripotent stem cells in single-use stirred tank bioreactors. Stem Cells Transl Med 5:1289–1301
Google Scholar
Kropp C, Massai D, Zweigerdt R (2017) Progress and challenges in large-scale expansion of human pluripotent stem cells. Process Biochem 59:244–254
Google Scholar
Kuroda T, Yasuda S, Kusakawa S, Hirata N, Kanda Y, Suzuki K, Takahashi M, Nishikawa S, Kawamata S, Sato Y (2012) Highly sensitive in vitro methods for detection of residual undifferentiated cells in retinal pigment epithelial cells derived from human iPS cells. PLoS One 7:e37342
Google Scholar
Lamm N, Ben-David U, Golan-Lev T, Storchová Z, Benvenisty N, Kerem B (2016) Genomic Instability in Human Pluripotent Stem Cells Arises from Replicative Stress and Chromosome Condensation Defects. Cell Stem Cell 18 (2):253-261
Google Scholar
Leberfinger AN, Ravnic DJ, Dhawan A, Ozbolat IT (2017) Concise review: bioprinting of stem cells for transplantable tissue fabrication. Stem Cells Transl Med 6:1940–1948
Google Scholar
Lei Y, Schaffer DV (2013) A fully defined and scalable 3D culture system for human pluripotent stem cell expansion and differentiation. Proc Natl Acad Sci U S A 110:E5039–E5048
Google Scholar
Leung HW, Chen A, Choo AB, Reuveny S, Oh SK (2011) Agitation can induce differentiation of human pluripotent stem cells in microcarrier cultures. Tissue Eng Part C Methods 17:165–172
Google Scholar
Li Y, Ma T (2012) Bioprocessing of cryopreservation for large-scale banking of human pluripotent stem cells. BioRes Open Access 1:205–214
Google Scholar
Li L, Bennett SA, Wang L (2012) Role of E-cadherin and other cell adhesion molecules in survival and differentiation of human pluripotent stem cells. Cell Adhes Migr 6:59–70
Google Scholar
Lu HF, Narayanan K, Lim SX, Gao S, Leong MF, Wan AC (2012) A 3D microfibrous scaffold for long-term human pluripotent stem cell self-renewal under chemically defined conditions. Biomaterials 33:2419–2430
Google Scholar
Ludwig TE, Levenstein ME, Jones JM, Berggren WT, Mitchen ER, Frane JL, Crandall LJ, Daigh CA, Conard KR, Piekarczyk MS, Llanas RA, Thomson JA (2006) Derivation of human embryonic stem cells in defined conditions. Nat Biotechnol 24:185
Google Scholar
Mallon BS, Hamilton RS, Kozhich OA, Johnson KR, Fann YC, Rao MS, Robey PG (2014) Comparison of the molecular profiles of human embryonic and induced pluripotent stem cells of isogenic origin. Stem Cell Res 12:376–386
Google Scholar
Mandai M, Watanabe A, Kurimoto Y, Hirami Y, Morinaga C, Daimon T, Fujihara M, Akimaru H, Sakai N, Shibata Y, Terada M, Nomiya Y, Tanishima S, Nakamura M, Kamao H, Sugita S, Onishi A, Ito T, Fujita K, Kawamata S, Go MJ, Shinohara C, Hata K, Sawada M, Yamamoto M, Ohta S, Ohara Y, Yoshida K, Kuwahara J, Kitano Y, Amano N, Umekage M, Kitaoka F, Tanaka A, Okada C, Takasu N, Ogawa S, Yamanaka S, Takahashi M (2017) Autologous induced stem-cell-derived retinal cells for macular degeneration. N Engl J Med 376:1038–1046
Google Scholar
Mandai M, Kurimoto Y, Takahashi M (2017) Autologous induced stem-cell-derived retinal cells for macular degeneration. N Engl J Med 376:1038–1046
Google Scholar
Mandal PK, Rossi DJ (2013) Reprogramming human fibroblasts to pluripotency using modified mRNA. Nat Protoc 8:568–582
Google Scholar
Manohar R, Lagasse E (2009) Transdetermination: a new trend in cellular reprogramming. Mol Ther 17:936–938
Google Scholar
Martin-Ibanez R, Unger C, Strömberg A, Baker D, Canals JM, Hovatta O (2008) Novel cryopreservation method for dissociated human embryonic stem cells in the presence of a ROCK inhibitor. Hum Reprod 23:2744–2754
Google Scholar
Mazur P (1984) Freezing of living cells: mechanisms and implications. Am J Phys 247:125–142
Google Scholar
Mazur P (2004) In: Fuller BJ, Lane N, Benson EE (Hrsg) Life in the frozen state, Bd 1. CRC Press, Boca Raton, S 3–33
Google Scholar
Mazur P, Leibo SP, Chu EH (1972) A two-factor hypothesis of freezing injury. Evidence from Chinese hamster tissue-culture cells. Exp Cell Res 71:345–355
Google Scholar
McKernan R, Watt FM (2013) What is the point of large-scale collections of human induced pluripotent stem cells? Nat Biotechnol 31:875–877
Google Scholar
Medrano JV, Ramathal C, Nguyen HN, Simon C, Reijo Pera RA (2012) Divergent RNA-binding proteins, DAZL and VASA, induce meiotic progression in human germ cells derived in vitro. Stem Cells 30:441–451
Google Scholar
Meryman HT (1971) Cryoprotective agents. Cryobiology 8:173–183
Google Scholar
Meryman HT (1974) Freezing injury and its prevention in living cells. Annu Rev Biophys Bioeng 3:341–363
Google Scholar
Mettler E, Trenkler A, Feilen PJ, Wiegand F, Fottner C, Ehrhart F, Zimmermann H, Hwang YH, Lee DY, Fischer S, Schreiber LM, Weber MM (2013) Magnetic separation of encapsulated islet cells labeled with superparamagnetic iron oxide nano particles. Xenotransplantation 20:219–226
Google Scholar
Miranda CC, Fernandes TG, Diogo MM, Cabral JM (2016) Scaling up a chemically-defined aggregate-based suspension culture system for neural commitment of human pluripotent stem cells. Biotechnol J 11:1628–1638
Google Scholar
Miyazaki T, Suemori H (2016) Slow cooling cryopreservation optimized to human pluripotent stem cells. Adv Exp Med Biol 951:57–65
Google Scholar
Miyazaki T, Futaki S, Suemori H, Taniguchi Y, Yamada M, Kawasaki M, Hayashi M, Kumagai H, Nakatsuji N, Sekiguchi K, Kawase E (2012) Laminin E8 fragments support efficient adhesion and expansion of dissociated human pluripotent stem cells. Nat Commun 3:1236
Google Scholar
Miyazaki T, Nakatsuji N, Suemori H (2014) Optimization of slow cooling cryopreservation for human pluripotent stem cells. Genesis 52:49–55
Google Scholar
Mollamohammadi S, Taei A, Pakzad M, Totonchi M, Seifinejad A, Masoudi N, Baharvand H (2009) A simple and efficient cryopreservation method for feeder-free dissociated human induced pluripotent stem cells and human embryonic stem cells. Hum Reprod 24:2468–2476
Google Scholar
Muldrew K, McGann LE (1990) Mechanisms of intracellular ice formation. Biophys J 57:525–532
Google Scholar
Muldrew K, McGann LE (1994) The osmotic rupture hypothesis of intracellular freezing injury. Biophys J 66:532–541
Google Scholar
Muldrew K, Acker JP, Elliott JAW, McGann LE (2004) In: Fuller BJ, Lane N, Benson EE (Hrsg) Life in the frozen state, Bd 1. CRC Press, Boca Raton, S 67–108
Google Scholar
Müller CR, Mytilineos J, Ottinger H, Arnold R, Bader P, Beelen D, Bornhäuser M, Dreger P, Eiermann T, Einsele H, Faé I, Fischer G, Füssel M, Holler E, Holzberger G, Horn P, Kröger N, Lindemann M, Seidl C, Spriewald B, Süsal C, Blasczyk R, Finke J (2014) Deutscher Konsensus 2013 zur immungenetischen Spenderauswahl für die allogene Stammzelltransplantation. Transfusionsmedizin 4:190–196
Google Scholar
Muratore CR, Srikanth P, Callahan DG, Young-Pearse TL (2014) Comparison and optimization of hiPSC forebrain cortical differentiation protocols. PLoS One 9:e105807
Google Scholar
Naaldijk Y, Johnson AA, Friedrich-Stockigt A, Stolzing A (2016) Cryopreservation of dermal fibroblasts and keratinocytes in hydroxyethyl starch-based cryoprotectants. BMC Biotechnol 16:85
Google Scholar
Nakagawa M, Koyanagi M, Tanabe K, Takahashi K, Ichisaka T, Aoi T, Okita K, Mochiduki Y, Takizawa N, Yamanaka S (2008) Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts. Nat Biotechnol 26:101–106
Google Scholar
Nakatsuji N, Nakajima F, Tokunaga K (2008) HLA-haplotype banking and iPS cells. Nat Biotechnol 26:739–740
Google Scholar
Neofytou E, O’Brien CG, Couture LA, Wu JC (2015) Hurdles to clinical translation of human induced pluripotent stem cells. J Clin Invest 125:2551–2557
Google Scholar
Ojeh N, Pastar I, Tomic-Canic M, Stojadinovic O (2015) Stem cells in skin regeneration, wound healing, and their clinical applications. Int J Mol Sci 16:25476–25501
Google Scholar
Olmer R, Haase A, Merkert S, Cui W, Palecek J, Ran C, Kirschning A, Scheper T, Glage S, Miller K, Curnow EC, Hayes ES, Martin U (2010) Long term expansion of undifferentiated human iPS and ES cells in suspension culture using a defined medium. Stem Cell Res 5:51–64
Google Scholar
Olmer R, Lange A, Selzer S, Kasper C, Haverich A, Martin U, Zweigerdt R, (2012) Suspension Culture of Human Pluripotent Stem Cells in Controlled, Stirred Bioreactors. Tissue Eng. Part C Methods 18 (10):772–784
Google Scholar
Oshima Y, Ishibashi T, Murata T, Tahara Y, Kiyohara Y, Kubota T (2001) Prevalence of age related maculopathy in a representative Japanese population: the Hisayama study. Br J Ophthalmol 85:1153–1157
Google Scholar
Park IH, Zhao R, West JA, Yabuuchi A, Huo H, Ince TA, Lerou PH, Lensch MW, Daley GQ (2008) Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature 451:141–146
Google Scholar
Paull D, Sevilla A, Zhou H, Hahn AK, Kim H, Napolitano C, Tsankov A, Shang L, Krumholz K, Jagadeesan P, Woodard CM, Sun B, Vilboux T, Zimmer M, Forero E, Moroziewicz DN, Martinez H, Malicdan MC, Weiss KA, Vensand LB, Dusenberry CR, Polus H, Sy KT, Kahler DJ, Gahl WA, Solomon SL, Chang S, Meissner A, Eggan K, Noggle SA (2015) Automated, high-throughput derivation, characterization and differentiation of induced pluripotent stem cells. Nat Methods 12:885–892
Google Scholar
Reubinoff BE, Pera MF, Vajta G, Trounson AO (2001) Effective cryopreservation of human embryonic stem cells by the open pulled straw vitrification method. Hum Reprod 16:2187–2194
Google Scholar
Saitou M, Miyauchi H (2016) Gametogenesis from pluripotent stem cells. Cell Stem Cell 18:721–735
Google Scholar
Sasaki K, Yokobayashi S, Nakamura T, Okamoto I, Yabuta Y, Kurimoto K, Ohta H, Moritoki Y, Iwatani C, Tsuchiya H, Nakamura S, Sekiguchi K, Sakuma T, Yamamoto T, Mori T, Woltjen K, Nakagawa M, Yamamoto T, Takahashi K, Yamanaka S, Saitou M (2015) Robust in vitro induction of human germ cell fate from pluripotent stem cells. Cell Stem Cell 17:178–194
Google Scholar
Schneuwly S, Klemenz R, Gehring WJ (1987) Redesigning the body plan of Drosophila by ectopic expression of the homoeotic gene Antennapedia. Nature 325:816–818
Google Scholar
Schwartz SD, Regillo CD, Lam BL, Eliott D, Rosenfeld PJ, Gregori NZ, Hubschman JP, Davis JL, Heilwell G, Spirn M, Maguire J, Gay R, Bateman J, Ostrick RM, Morris D, Vincent M, Anglade E, Del Priore LV, Lanza R (2015) Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt’s macular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies. Lancet 385:509–516
Google Scholar
Sekiya S, Suzuki A (2011) Direct conversion of mouse fibroblasts to hepatocyte-like cells by defined factors. Nature 475:390–393
Google Scholar
Serra M, Brito C, Correia C, Alves PM (2012) Process engineering of human pluripotent stem cells for clinical application. Trends Biotechnol 30:350–359
Google Scholar
Singh VK, Kalsan M, Kumar N, Saini A, Chandra R (2015) Induced pluripotent stem cells: applications in regenerative medicine, disease modeling, and drug discovery. Front Cell Dev Biol 3:2
Google Scholar
Smith AG, Heath JK, Donaldson DD, Wong GG, Moreau J, Stahl M, Rogers D (1988) Inhibition of pluripotential embryonic stem cell differentiation by purified polypeptides. Nature 336:688–690
Google Scholar
Smith ZD, Sindhu C, Meissner A (2016) Molecular features of cellular reprogramming and development. Nat Rev Mol Cell Biol 17:139–154
Google Scholar
Squillaro T, Peluso G, Galderisi U (2016) Clinical trials with mesenchymal stem cells: an update. Cell Transplant 25:829–848
Google Scholar
Stadtfeld M, Nagaya M, Utikal J, Weir G, Hochedlinger K (2008) Induced pluripotent stem cells generated without viral integration. Science 322:945–949
Google Scholar
Stoltz JF, de Isla N, Li YP, Bensoussan D, Zhang L, Huselstein C, Chen Y, Decot V, Magdalou J, Li N, Reppel L, He Y (2015) Stem cells and regenerative medicine: myth or reality of the 21th century. Stem Cells Int 2015:734731
Google Scholar
Storb R (2012) Edward Donnall Thomas (1920–2012). Nature 491:334
Google Scholar
Strachan T, Read AP (2005) Molekulare Humangenetik. Spektrum Akademischer, Heidelberg
Google Scholar
Takahashi K, Yamanaka S (2006) Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126:663–676
Google Scholar
Takahashi K, Yamanaka S (2016) A decade of transcription factor-mediated reprogramming to pluripotency. Nat Rev Mol Cell Biol 17:183–193
Google Scholar
Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S (2007) Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 131:861–872
Google Scholar
Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS, Waknitz MA, Swiergiel JJ, Marshall VS, Jones JM (1998) Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 282:1145–1147
Google Scholar
Thuan NV, Kishigami S, Wakayama T (2010) How to improve the success rate of mouse cloning technology. J Reprod Dev 56:20–30
Google Scholar
Vajta G, Holm P, Kuwayama M, Booth PJ, Jacobsen H, Greve T, Callesen H (1998) Open Pulled Straw (OPS) vitrification: a new way to reduce cryoinjuries of bovine ova and embryos. Mol Reprod Dev 51:53–58
Google Scholar
Varela E, Schneider RP, Ortega S, Blasco MA (2011) Different telomere-length dynamics at the inner cell mass versus established embryonic stem (ES) cells. Proc Natl Acad U S A 108:15207–15212
Google Scholar
Verheyen A, Diels A, Reumers J, Van Hoorde K, Van den Wyngaert I, Van Outryve d’Ydewalle C, De Bondt A, Kuijlaars J, De Muynck L, De Hoogt R, Bretteville A, Jaensch S, Buist A, Cabrera-Socorro A, Wray S, Ebneth A, Roevens P, Royoux I, Peeters PJ (2018) Genetically engineered iPSC-derived FTDP-17 MAPT neurons display mutation-specific neurodegenerative and neurodevelopmental phenotypes. Stem Cell Rep 11(2):363–379. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2018.06.022
Article Google Scholar
Vernardis SI, Terzoudis K, Panoskaltsis N, Mantalaris A (2017) Human embryonic and induced pluripotent stem cells maintain phenotype but alter their metabolism after exposure to ROCK inhibitor. Sci Rep 7:42138
Google Scholar
Vierbuchen T, Ostermeier A, Pang ZP, Kokubu Y, Südhof TC, Wernig M (2010) Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors. Nature 463:1035–1041
Google Scholar
Waddington CH (1957) The strategy of the genes, a discussion of some aspects of theoretical biology, by C.H. Waddington, … With an appendix (Some physico-chemical aspects of biological organisation) by H. Kacser. G. Allen and Unwin, London
Google Scholar
Wakayama T, Perry AC, Zuccotti M, Johnson KR, Yanagimachi R (1998) Full-term development of mice from enucleated oocytes injected with cumulus cell nuclei. Nature 394:369–374
Google Scholar
Wang Y, Chou BK, Dowey S, He C, Gerecht S, Cheng L (2013) Scalable expansion of human induced pluripotent stem cells in the defined xeno-free E8 medium under adherent and suspension culture conditions. Stem Cell Res 11:1103–1116
Google Scholar
Warren L, Manos PD, Ahfeldt T, Loh YH, Li H, Lau F, Ebina W, Mandal PK, Smith ZD, Meissner A, Daley GQ, Brack AS, Collins JJ, Cowan C, Schlaeger TM, Rossi DJ (2010) Highly efficient reprogramming to pluripotency and directed differentiation of human cells with synthetic modified mRNA. Cell Stem Cell 7:618–630
Google Scholar
Watanabe K, Ueno M, Kamiya D, Nishiyama A, Matsumura M, Wataya T, Takahashi JB, Nishikawa S, Nishikawa S, Muguruma K, Sasai Y (2007) A ROCK inhibitor permits survival of dissociated human embryonic stem cells. Nat Biotechnol 25:681–686
Google Scholar
Watt FM, Huck WT (2013) Role of the extracellular matrix in regulating stem cell fate. Nat Rev Mol Cell Biol 14:467–473
Google Scholar
Weismann A, Parker WN, Rönnfeldt H (1893) The germ-plasm: a theory of heredity. Scribner’s, New York
Google Scholar
Wilmut I, Schnieke AE, McWhir J, Kind AJ, Campbell KH (1997) Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature 385:810–813
Google Scholar
Wu J, Rostami MR, Cadavid Olaya DP, Tzanakakis ES (2014) Oxygen transport and stem cell aggregation in stirred-suspension bioreactor cultures. PLoS One 9:e102486
Google Scholar
Xu C, Rosler E, Jiang J, Lebkowski JS, Gold JD, O’Sullivan C, Delavan-Boorsma K, Mok M, Bronstein A, Carpenter MK (2005) Basic fibroblast growth factor supports undifferentiated human embryonic stem cell growth without conditioned medium. Stem Cells 23:315–323
Google Scholar
Xu Y, Zhang L, Xu J, Wei Y, Xu X (2014) Membrane permeability of the human pluripotent stem cells to Me(2)SO, glycerol and 1,2-propanediol. Arch Biochem Biophys 550–551:67–76
Google Scholar
Yamanaka S (2012) Induced pluripotent stem cells: past, present, and future. Cell Stem Cell 10:678–684
Google Scholar
Yoshida Y, Takahashi K, Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S (2009) Hypoxia enhances the generation of induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell 5:237–241
Google Scholar
Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K, Antosiewicz-Bourget J, Frane JL, Tian S, Nie J, Jonsdottir GA, Ruotti V, Stewart R, Slukvin II, Thomson JA (2007) Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318:1917–1920
Google Scholar
Zhou Q, Wang M, Yuan Y, Wang X, Fu R, Wan H, Xie M, Liu M, Guo X, Zheng Y, Feng G, Shi Q, Zhao XY, Sha J, Zhou Q (2016) Complete meiosis from embryonic stem cell-derived germ cells in vitro. Cell Stem Cell 18:330–340
Google Scholar
Zimmermann H, Zimmermann D, Reuss R, Feilen PJ, Manz B, Katsen A, Weber M, Ihmig FR, Ehrhart F, Gessner P, Behringer M, Steinbach A, Wegner LH, Sukhorukov VL, Vásquez JA, Schneider S, Weber MM, Volke F, Wolf R, Zimmermann U (2005) Towards a medically approved technology for alginate-based microcapsules allowing long-term immunoisolated transplantation. J Mater Sci Mater Med 16:491–501
Google Scholar
Zweigerdt R, Olmer R, Singh H, Haverich A, Martin U (2011) Scalable expansion of human pluripotent stem cells in suspension culture. Nat Protoc 6:689700
Google Scholar

Download references

Danksagung

Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) bedankt sich beim Bundesministerium für Bildung und Forschung für die Förderung des Projekts ClinhiPS – Eine naturwissenschaftliche, ethische und rechtsvergleichende Analyse der klinischen Anwendung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen in Deutschland und Österreich; FKZ 01GP1602B. Diese Empfehlungen geben dabei ausschließlich die Auffassung der Autoren wieder.

Author information

Authors and Affiliations

Fraunhofer-Projektzentrum für Stammzellprozesstechnik, Würzburg, Deutschland
Julia C. Neubauer*
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT, Sulzbach, Deutschland
Stephanie Bur* & Ina Meiser*
Charité Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
Andreas Kurtz
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik, Sulzbach, Deutschland
Heiko Zimmermann

Authors

Julia C. Neubauer*
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Stephanie Bur*
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Ina Meiser*
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Andreas Kurtz
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Heiko Zimmermann
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Corresponding author

Correspondence to Heiko Zimmermann .

Editor information

Editors and Affiliations

The Petrie-Flom Center for Health Law Policy, Biotechnology, and Bioethics at Harvard Law School, Harvard University, Cambridge, USA
Sara Gerke
IMGB, Universität Mannheim, Mannheim, Germany
Jochen Taupitz
Institut für Ethik und Geschichte der Medizin, Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen, Germany
Claudia Wiesemann
Institut für Staats- und Verwaltungsrecht, Universität Wien, Wien, Austria
Christian Kopetzki
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik, Sulzbach, Germany
Heiko Zimmermann

Glossar

Unter Adhäsion (Verb: adhärieren) versteht man die Anheftung von Zellen an andere Zellen oder an ein Substrat über Zelladhäsionsmoleküle.
Allele = Varianten eines Gens, die durch Mutationen ineinander überführt werden können. Bei diploiden Zellen liegen für jedes Gen zwei Allele vor.
Bei allogenen Therapien sind Spender und Empfänger verschiedene Personen.
Apoptose bezeichnet den über Genexpression von der Zelle gesteuerten Zelltod; wird auch als „programmierter Zelltod“ oder „Zell-Selbstmord“ bezeichnet.
Bei der autologen Therapie sind Spender und Empfänger die gleiche Person, was den großen Vorteil besitzt, dass es theoretisch zu keiner immunologischen Abstoßungsreaktion kommt.
Eine Clusteranalyse ist eine Methode zur Suche nach Ähnlichkeitsstrukturen in Datensätzen. Die gefundenen ähnlichen Daten werden in Gruppen zusammengefasst und als Cluster bezeichnet. Das Cytoplasma füllt das Innere jeder Zelle aus. Es besteht aus einer flüssigen Substanz (Cytosol), dem Zellskelett (Cytoskelett) und den Zellorganellen.
Differenzierung (von lateinisch differre = sich unterscheiden) bezeichnet den Entwicklungsprozess einer Zelle von einem weniger in einen stärker spezialisierten Zustand. Dieser Prozess ist in der Regel irreversibel. Dabei entstehen strukturell und funktionell unterschiedliche, auf bestimmte Aufgaben angepasste Zellen.
Als diploid wird eine Zelle bezeichnet, wenn ihr Chromosomensatz doppelt vorhanden ist, das hei-ßt jedes Chromosom liegt also zweimal vor. Körperzellen des Menschen sind diploid.
DNA (deoxyribonucleic acid) = Desoxyribonukleinsäure (s. auch Genom, Expression)
Die DNA-Methylierung ist ein epigenetischer Mechanismus, bei dem Methylgruppen an Nukleotide gebunden werden (meist wird Cytosin in 5-Methylcytosin umgewandelt). Das DNA-Methylierungsmuster ist zelltypspezifisch und mitverantwortlich dafür, dass die Zelltyp-spezifischen Gene exprimiert werden.
Endozytose ist die Aufnahme von Flüssigkeit oder Partikeln aus der Umgebung der Zelle durch Einstülpung der Zellmembran
Unter Epigenetik werden alle auf Tochterzellen vererbbaren Modifikationen der Genexpression zusammengefasst, die nicht auf einer Veränderung der DNA-Sequenz basieren. Zu den bedeutendsten epigenetischen Mechanismen zählen DNA-Methylierungen und die Komposition bzw. Modifikation von Histonen.
Epithel ist das Deck- oder Drüsengewebe, das aus ein- oder mehrlagigen Zellschichten bestehen kann und die inneren und äußeren Körperoberflächen bedeckt.
Bei der Exomsequenzierung wird nicht das vollständige Genom, sondern nur die Gesamtheit der für Proteine kodierenden Bereiche (Exons) untersucht.
Expansion = Vermehrung von Zellen zur Produktion großer Zellmengen
Expansionsrate = bei der Passage/Ernte abgelöste Zellzahl geteilt durch ausgesäte Zellzahl
Expression (Verb: exprimieren) ist der Vorgang, bei dem die genetische Information umgesetzt wird, das heißt ein entsprechendes Protein synthetisiert wird. Zunächst wird die DNA-Sequenz des Gens in eine RNA-Sequenz (mRNA) umgeschrieben (Transkription). Anschließend wird diese in die entsprechende Aminosäuresequenz translatiert.
Die extrazelluläre Matrix ist die Gesamtheit aller Makromoleküle, die außerhalb der Zellen die Zwischenräume ausfüllt
Feederzellen = Fütterzellen, die in der Zellkultur eingesetzt werden, da sie Stoffe ins Medium sekretieren, welche das Wachstum anderer Zellen fördern, und eine extrazelluläre Matrix produzieren, an die andere Zellen anhaften können
Fibroblast = im Bindegewebe vorkommender Zelltyp mesenchymaler Herkunft
Gameten = Geschlechtszellen oder Keimzellen. Zwei Gameten mit haploidem Chromosomensatz vereinigen sich bei der geschlechtlichen Fortpflanzung (beim Menschen Eizelle und Spermium).
Ein Gen ist ein definierter Abschnitt im Genom und die kleinste Funktionseinheit des Erbgutes. Die Expression von Genen führt zur Bildung von mRNA und Proteinen.
Unter dem Genom versteht man die Gesamtheit der vererbbaren Informationen, welche beim Menschen in der DNA-Sequenz gespeichert und in Abschnitten (Genen) organisiert ist.
Unter der Genomintegrität versteht man die Makellosigkeit des Genoms, die gegeben ist, wenn keine Veränderungen der DNA-Sequenz vorliegen.
Die vollständige Genomsequenzierung (next generation sequencing, NGS) stellt das gesamte Genom, also sowohl die kodierenden, als auch die nicht-kodierenden Bereiche, mit Einzelbasen-Auflösung dar und detektiert folglich die meisten genomischen Veränderungen.
Hämatopoetische Stammzellen = Blutstammzellen
Als haploid wird eine Zelle bezeichnet, wenn ihr Genom nur einfach vorhanden ist, das heißt jedes Chromosom liegt nur einmal vor. Gameten sind haploid.
Histone sind Proteine im Zellkern, die an der Verpackung der DNA und an der Expression von Genen beteiligt sind
HLA = humanes Leukozytenantigen-System. Das HLA-System stellt Gewebemerkmale dar, die bei Transplantationen vom Immunsystem erkannt werden können. Es handelt sich um an die Zellmembran gebundene Proteine, die von Genen des sogenannten Haupthistokompatibilitätskomplexes (Major Histocompatibility Complex, MHC) auf Chromosom 6 kodiert werden.
Homozygot bedeutet, dass beide Allele eines Gens identisch sind.
Kardiomyozyt = Herzmuskelzelle
Eine Kinase ist ein Enzym, das einen Phosphatrest von Adenosintriphosphat (ATP) auf ein Substrat überträgt.
Ein Klon ist ein zu einem anderen Organismus genetisch identischer Organismus
Die Konfluenz bezeichnet die (fast) vollständige Bedeckung der Oberfläche eines Kulturgefäßes mit adhärenten Zellen
Unter einer malignen Transformation versteht man den Übergang von in ihrem Wachstum kontrollierten, normalen Zellen zu unkontrolliert wachsenden Tumorzellen
Ein Marker bezeichnet ein Genexpressionsprodukt (mRNA oder Protein), das zelltypspezifisch (z. B. hiPS-Zellen) oder funktionsspezifisch (z. B. Pluripotenz) exprimiert wird und bei Analysen verwendet wird.
Meiose: Zellteilung während der Geschlechtszellenbildung, bei der in zwei Schritten (Meiose I und II) die Anzahl der Chromosomen und die Menge der DNA halbiert und dadurch genetisch unterschiedliche, haploide Zellen erzeugt werden
Mitose: Zellteilung, bei der genetisch identische, diploide Tochterzellen entstehen.
Als mRNA (messengerRNA, Boten-RNA) wird die RNA-Sequenz bezeichnet, die während des Prozesses der Genexpression bei der Transkription der DNA-Gensequenz generiert wird und für ein Protein kodiert. Die mRNA wird mit Hilfe von Ribosomen und von tRNAs in die entsprechende Aminosäuresequenz translatiert.
Mykoplasmen sind kleine, zellwandlose Bakterien
Eine Nuklease ist ein Enzym, das Nukleinsäuren partiell oder komplett abbaut.
Nukleotid = Baustein von Nukleinsäuren (DNA und RNA)
Ein Onkogen ist ein Gen dessen übermäßige Aktivierung das normale Wachstumsverhalten der Zelle verändert: in der Regel führt es zu unkontrolliertem, unbegrenztem Wachstum.
Passage = Ablösen von Zellen und anschließendes Aussäen eines Teils der abgelösten Zellen in einem neuen Kulturgefäß.
PCR (polymerase chain reaction) = Polymerase-Kettenreaktion. Technik, um DNA-Sequenzen zu vervielfältigen. Anschließend werden sie meist in einem Agarosegel der Größe nach aufgetrennt und sichtbar gemacht (Gelelektrophorese).
Ein rekombinantes Protein ist ein Protein, das künstlich mit Hilfe gentechnisch veränderter Mikroorganismen oder Zellkulturen hergestellt wurde.
Reprogrammierung nennt man im Kontext von hiPS-Zellen den Prozess pluripotente Stammzellen aus somatische Zellen zu generieren.
Ribosomen sind makromolekulare Komplexe aus RNA und Proteinen, mit deren Hilfe die Herstellung von Proteinen stattfindet.
RNA (ribonucleic acid) = Ribonukleinsäure (s. auch mRNA, Transkription)
SCNT (somatic cell nucleus transfer)→s. somatischer Zellkerntransfer
Sekretion = Abgabe von Stoffen durch einzelne Zellen oder Gewebe
Seneszenz = Alterungsprozess. Menschliche, differenzierte Zellen sind beispielsweise nur zu einer bestimmten Anzahl an Zellteilungen in der Lage.
Somatische Zelle = Körperzelle
Unter dem Somatischen Zellkerntransfer versteht man die Übertragung des Zellkerns einer differenzierten Körperzelle in eine entkernte Eizelle, was in der Umprogrammierung des Zellkerns resultiert. Es entsteht ein Klon.
Als Telomere werden die Enden jedes Chromosoms bezeichnet. Sie bestehen aus repetitiven DNA-Sequenzen und assoziierten Proteinen. Die Telomere werden vom Enzym Telomerase erneuert. Dieses ist in menschlichen Körperzellen nicht aktiv, weswegen sich die Telomere mit jeder Zellteilung verkürzen.
Ein Teratom ist ein Tumor, der eine Mischung von Zellen aus allen drei Keimblättern enthält. Unter natürlichen Bedingungen können Teratome beispielsweise aus Keimzellen entstehen. Pluripotente Zellen bilden Teratome nachdem sie immunsuppremierten Mäusen injiziert wurden.
Unter Transdifferenzierung versteht man die Umwandlung einer differenzierten Körperzelle in einen anderen Zelltyp ohne pluripotente oder multipotente Zwischenstufe.
Ein Transkriptionsfaktor ist ein Protein, das für den Start der Transkription notwendig ist.
Bei der Translation wird die mRNA mit Hilfe von Ribosomen und von transferRNAs (Übertragungs-RNA, tRNA) in die entsprechende Aminosäuresequenz übersetzt, wobei jeweils drei Nukleotide für eine Aminosäure kodieren. Die Aminosäurekette erhält schließlich durch Faltung die native dreidimensionale Proteinstruktur.
Tumorigen = tumorerzeugend
Ein Tumorsuppressorgen ist ein Gen, das den Übergang vom normalen Wachstumsverhalten einer Zelle zu unkontrolliertem, unbegrenztem Wachstum verhindert.
Vitalität = Anteil lebender Zellen an der Gesamtzellzahl
Xeno-frei = ohne Inhaltsstoffe, die von einer anderen Spezies stammen
Xenogen = von anderen Spezies stammend

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Neubauer*, J.C., Bur*, S., Meiser*, I., Kurtz, A., Zimmermann, H. (2020). Naturwissenschaftliche Grundlagen im Kontext einer klinischen Anwendung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen. In: Gerke, S., Taupitz, J., Wiesemann, C., Kopetzki, C., Zimmermann, H. (eds) Die klinische Anwendung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen. Veröffentlichungen des Instituts für Deutsches, Europäisches und Internationales Medizinrecht, Gesundheitsrecht und Bioethik der Universitäten Heidelberg und Mannheim, vol 48. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-59052-2_2

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DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-59052-2_2
Published: 06 December 2019
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-662-59051-5
Online ISBN: 978-3-662-59052-2
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Naturwissenschaftliche Grundlagen im Kontext einer klinischen Anwendung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen

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