a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
ŐSSEJTEK ÉS
TRANSZDIFFERENCIÁCI Ó
BEVEZETÉS, KONCEPCIÓ
a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann Péter
Transzdifferenciáció és regeneratív medicina – 1. előadás
Alapfogalmak
Őssejtek: olyan differenciálatlan/nyugvó sejtek, melyek
osztódhatnak és mindhárom csíralemezhez tartozó érett sejtté fejlődhetnek.
Pluripotencia: különböző biológiai jellegzetességeket mutató sejtekké való differenciálódás képessége.
Ön-megújítás: azon osztódási folyamat, mely során az őssejt megőrzi pluripotenciáját.
Elköteleződés: a differenciálódási spektrum/irány korlátozására való képesség
Differenciálódás: a specializált sejtekre jellemző tulajdonságok fokozatos megszerzése
Őssejt-kutatás – rövid történet
• 1900-as évek eleje: minden vérsejt ugyanazon éretlen sejtekből jön létre
• 1950-70-as évek: Teratomák kiterjedt vizsgálata egerekben és emberekben
• 1963: Till és McCulloch: a hemopoetikus őssejt-gyakoriság megállapítására alkalmas módszer kifejlesztése (CFU-S)
• 1980-90-es évek: Blasztociszta belső sejtjeinek felhasználásával transzgenikus állatok előállítása
• 1998: Humán embrionális őssejt-izolálás, és az ezek felhasználásával történő politikai-etikai vita kezdete
• 2006: iPS eljárás kidolgozása (Yamanaka)
Kóros többirányú differenciálódás:
teratoma/teratocarcinoma
• Csírasejtes eredet – here vagy petefészek
• Kevert sejt-összetétel – differenciálódott elemeket (porc, hám) tartalmazó rosszindulatú sejtek
• Lehetséges humán felhasználás in vitro
kutatásokban
A plaszticitás kérdése
Plaszticitás: párhuzamos differenciálódási programok egyidejű megléte
• Irányultság: reverzibilis/irreverzibilis (váltható), pl.
Pax5 gátlása felfüggeszti a B-sejt identitást;
neuronális → hemopoetikus transzdifferenciáció/váltás
• Homeosztázis: különböző irányok közötti választás bizonyos korlátok között, külső hatásokra adott
válaszként (fertőzések során átmenetileg
megváltozott összetételű vérképzés).
A regeneratív gyógyászat koncepciója
Betegség modell
Bőr fibroblasztok Kóros sejttípus
Pluripotens sejtek Beteg
Sejt terápia
Bőr biopszia
In vitro differenciáció Sejtmag újraprogramozása
A sejtes reprogramozás elmélete és céljai
• Személyre szóló sejt-pótláson alapuló terápia
• A hiányzó vagy beteg (genetikai, degeneratív,
traumás stb. okok miatt) sejtek vagy szövetek
kijavítása kontrollált differenciálódás során
A sejtes reprogramozás akadályai
Őssejt-függő:
• Ritka sejttípus
• Nehéz izolálási eljárások
• Bizonytalan differenciálódási jellemzők (sejtvonal/normál/kóros)
Recipiens-függő:
• Korábbi orvosi kezelések hatásai
• A szövet-beültetés és őssejt-elhelyezkedés bizonytalanságai
• Donor sejtekkel/molekulákkal szembeni immunológiai
reaktivitás
A szövet-regeneráció evolúciója
• Korai soksejtű élőlények uniform sejtösszetétellel – minden sejt egyedileg regenerálódik.
• A proliferáció/regeneráció egy alcsoportra korlátozódik
• Ősi testi őssejtek (helyhez kötött)
• Vándorló őssejtek
A szöveti regeneráció evolúciója
Ősi testi őssejt
Testi őssejt
(testen belül vándorló)
Az őssejtek típusai
• Eredet alapján:
– embrionális (újszülött) – születés utáni, felnőtt
• Normál megújulási kinetikájuk és jellegzetességeik alapján:
– folyamatos, vándorló (hemopoetikus őssejt) – lassú, helyhez kötött (máj, izom, stb.)
• Differenciálódási spektrumuk alapján:
– totipotens – pluripotens – oligopotens
Újraprogramozási eljárások
Előnyök Hátrányok
• Technikailag egyszerű
• A fúzió alacsony hatékonyságú
• Tetraploid sejtek
Sejt-fúzió
Fibroblaszt
ES cell Tetraploid ES sejt
• Az embrionális őssejthez
hasonlít
• Technikailag nehéz
• Petesejtet vagy zigótát igényel
Sejtmag átvitel Sejtmag eltávolítás
Fibroblaszt
Petesejt vagy zigóta ntES sejt
• Technikailag egyszerű
• Autológ rendszer
• Onkogén
retrovírusok és transzgének alkalmazása
Közvetlen újraprogramozás
Fibroblaszt iPS sejt
Kísérletes eljárások újraprogramozásra
• Sejtmag-átvitel: testi sejt magjának átvitele
sejtmagtól megfosztott petesejtbe ill. zigótába
• Sejt-fúzió: ES és testi sejt közötti fúzió (vírusok, kémiai ágensek felhasználásával ill. elektromos árammal végzett).
• Sejt-kiültetés: megfelelő in vitro körülmények között való tenyésztés
• Közvetlen újraprogramozás: iPS
Az őssejt-kutatás és regeneratív orvoslás biztonsági összetevői
• Humán ES sejt-kultúra – egér fibroblasztokból származó xenogén összetevők
• Humán virális és egyéb patogének átvitele
• Hiba az újraprogramozásban
• Szérum-eredetű faktorok
Összefoglalás
• Az őssejt-kutatás viszonylag új, mely a jelentős kutatási
előrelépést mutat, ami felfokozott érdeklődést (tudományos és közérdeklődés) kelt világszerte.
• Különböző sejtek és eljárások alkalmazása – nem varázserejű és csodatévő ezek egyike sem.
• Megoldandó feladatok: sejt-izolálás, fenntartás,
újraprogramozás, melyekkel megelőzhető a patológiás differenciálódás és az alloreaktivitás.
