Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste Nagroda Nogla w dziedzinie medycyny i fizjologii z roku 2012 dla Brytyjczyka John B.Gurdon oraz Japooczyka Shinya Yamanaka Wykonały: Katarzyna Białek Katarzyna Gil
Komórki macierzyste Rysunek 1: Rodzaje komórek macierzystych. [1]
Historia Czy komórki zarodkowe mające potencjał tworzenia wszystkich komórek i tkanek organizmu tracą te zdolności raz na zawsze w trakcie rozwoju osobniczego, czy też tylko blokują informację genetyczną w sposób odwracalny?
Początki reprogramowania 1935 r. - Hans Spemann - fantastisch Experiment przeniesienie jądra zróżnicowanej komórki płaza do pobudzonego do rozwoju oocytu
Początki reprogramowania 1952 r. - Briggs i King - transplantacja jądra blastomeru do oocytu żaby
Początki reprogramowania 1962 r. - Gurdon transplantacja jądra komórki nabłonkowej do oocytu żaby
Zarodkowe komórki macierzyste mogą służyd jako narzędzie w badaniach różnicowania 1974 r. Evans i Martin mysie komórki EC 1981 r. Evans, Kaufman, Martin mysie komórki ES
Reprogramowanie komórek jest możliwe poprzez manipulacje genetyczne W pełni zróżnicowana komórka charakteryzuje się ekspresją unikalnego zestawu genów czy możliwa byłaby indukcja stanu pluripotencji bez uciekania się do fuzji komórkowej, a poprzez indukcję ekspresji wybranych czynników transkrypcyjnych? jednoczesna ekspresja wszystkich 24 genów doprowadziła do reprogramowania fibroblastów Do reprogramowania mysich fibroblastów wystarczy użycie jedynie czterech genów
Otrzymywanie ludzkich komórek ips 2007 r. - grupy badawcze Shinyi Yamanaki i Jamesa Thomsona Yamanaka użył kombinacji genów Myc, Oct4, Sox2 i Klf4 Thomsona zastosowała ekspresję zestawu genów: Lin28, Nanog, Oct4 i Sox2
Otrzymywanie komórek ips- czynniki reprogramujące: OCT4 oraz SOX2 to czynniki niezbędne do generacji ipsc; rola: regulacja ekspresji i aktywacja genów pluripotencji (np.nanog); KLF4 oraz c-myc staowią czynniki zwiększające wydajnośd i przyspieszające process reprogramowania.
Metody wprowadzania czynników reprogramujących do komórek Metody nieintegrujące z genomem: Wektor adenowirusowy; Plazmid; Wektor episomalny; Wirus Sendai; Metody bezpośrednie: wprowadzenie rekombinowanych białek lub mrna. Metody integrujące z genomem: Wektor gamma retrowirusowy; Transpozony; Wektor lentiwirusowy
Metody wprowadzania czynników reprogramujących do komórek Rysunek 2: Schemat dostarczania czynników reprogramujących do komórki somatycznej [2].
Komórka macierzysta a indukowana pluripotencjalna komórka macierzysta Podobieostwa: podobne mechanizmy obronne w celu zachowania integralności genomu; mysie oraz ludzkie ipsc wykazują charaktrystykę pluripotencjalnych komórek macierzystych. Różnice: mniejsza wydajnośd ipsc w odniesieniu do różnicowania we wszystkie typy komórek (nadzieja w komórkach mezenchymalnych znajdujących się w miazdze trzecich zębów trzonowych-100 razy większa wydajnośd); molekularnie identyczne, ale porównawcze analizy genomowe ujawniają różnice.
Zastosowanie ipsc w medycynie Modelowanie chorób i badania leków: reprodukcja fenotypów chorobowych; modele zwierzęce przyczyniły do lepszego zrozumienia mechanizmów chorobowych (opracowane leki były nieskuteczne dla ludzi); przeprogramowanie fibroblastów skóry pacjenta do podsumowania choroby w naczyniu hodowlanym (fibroblasty skóry dziedka z rdzeniową atrofią mięśni- neuron ruchowe); leczenie wielu chorób (np. Alzheimera, Parkinsona, choroby układu krążenia, cukrzycy, stwardnienia zanikowego bocznego.
Zastosowanie ipsc w medycynie Terapia przeszczepiania komórek: 2007 r. terapeutyczne zastosowanie ipsc w mysiej chorobie niedokrwistości sierpowatej; autologiczna terapia zastępcza komórek- bardzo droga, problem z mutacjami niedziedzicznymi; allogeniczne linie ipsc kwestia odrzucenia przeszczepu.
Zastosowanie ipsc w medycynie Rysunek 3: Schemat zastosowania komórek ips w medycynie [3].
Problemy z ipsc 1. Niektóre rodzaje komórek łatwiej jest przeprogramowad. 2. Im starsze i bardziej wyspecjalizowane są komórki tym zadanie staje się trudniejsze. 3. Szeroko stosowane techniki przeprogramowywania nie radzą sobie z oczyszczaniem komórek ze znaczników epigenetycznych (komórka nosi w sobie zapis swojej przeszłości, który ogranicza jej przyszłośd).
Bibliografia 1. http://www.postepybiochemii.pl/pdf/2_2013/124_130.pdf?fbclid=iwar1bltcsapn46pfjrcqkojhj71r0oz QlyD81_UQRJAUmNlJi0dZ72BsBrCw (21.11.2018r.) 2. https://stemcells.nih.gov/info/regenerative_medicine/2006chapter10.htm?fb (21.11.2018r.) 3. https://www.eurostemcell.org/ips-cells-and-reprogramming-turn-any-cell-body-stem-cell (21.11.2018r.) 4. Opracowanie nowej metody generowania ludzkich indukowanych komórek pluripotencjalnych (ips) i wykazanie roli białka KAP1 w epigenetycznej regulacji procesu samoodnowy, mgr Joanna Wróblewska, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu 5. https://phmd.pl/api/files/view/29581.pdf (21.11.2018r.) 6. http://dev.biologists.org/content/140/12/2457?fbclid=iwar1_wbfrbr01qrfhy4jvgy7iw8jlk71wzma_o9 VJMXacNStQ0yOwauZ6uw8 (21.11.2018r.)
Dziękujemy za uwagę