Készítette:Hajdu Csilla Őssejtek

Őssejtek

totipotens pluripotens trofektoderma

belső sejtcsomó sejtjei

Fogalmak

• totipotens sejtek - az embrionális fejlődés során szükséges minden

információt tartalmazó sejtek. A megtermékenyített petesejt, a zigóta első leánysejtjei totipotens őssejtek, belőlük intra- és extraembrionális szövetek (embriótest és embrionális burkok) egyaránt kialakulhatnak. 8 sejtig

• pluripotens sejtek - az embrionális fejlődéshez szükséges, majdnem minden információt tartalmazó sejtek, amelyek már nem képesek extraembrionális szövetek kialakítására, de még mindhárom csíralemez kialakulhat belőlük, és ivarsejtek képzésére is képesek.

• trofoblaszt eredetű (Trophoblast Stem - TS) sejtvonalak - a trofektoderma sejtekből létrehozott sejtvonalak.

• trofoblaszt, trofektoderma - az embrió korlátozott fejlődési képességű sejtjei, a külső magzatburkokat és a méhlepényt hozzák létre.

• multipotens sejtek – olyan őssejtek, amelyek csak közeli rokonságban álló sejttípussá képes differenciálódni pl.: (e.g. vérképző őssejtek: vörös,

fehérvérsejtekké, vérlemezkékké alakulhatnak).

• unipotens sejtek – önmegújító képességük (azt jelenti, hogy képes osztódni diff nélkül) megvan, de más sejttípussá nem képesek alakulni – pl.: izomsejtek

Őssejtek tulajdonságai

• képesek folyamatosan osztódni differenciálódás nélkül

• stabil, diploid kromoszómakészletük van

• külső hatásokra differenciálódhatnak és képesek

transzdifferenciálódni is, ez azt jelenti, hogy például a vérképző őssejtek képesek más ekto vagy endodermális sejttípussá alakulni, vagyis akár pluripotens is lehet

• telomeráz enzim megakadályozza a rövidülést – képes megnyújtani a kromoszómák végét: ennek az enzimnek az aktivitás az őssejtekben az idővel csökken, és az osztódással is

• majdnem halhatatlanok – az oxidatív folyamatok, genomiális DNS halmozódó mutációi, helyreállító mechanizmusok károsodása miatt ők is „öregszenek”

Honnan kaphatunk őssejteket?

In vitro megtermékenyítés után fel nem használt embriók – akár totipotens

Elvetélt magzatokból – ivarmirigyekből

Szövetekből – korlátozott differenciálódási képességűek

• vérképző őssejtek - csontvelőben találhatóak, felszíni markereik alapján megtalálhatóak és izolálhatóak

• idegi őssejtek - az agykamrákat bélelő hámrétegben található

• izom őssejteket - valószínűleg az izomrostokhoz szorosan kötődő ún.

kísérő (szatellita) sejtek között

• Alig jelölődnek meg Hoechst 33342-es nevű fluoreszcens festékkel

• Áramlási citométer segítségével izolálhatóak

Őssejtek feladata, „életpályája”

Folyamatosan megújúló szövetek létrehozása megváltozott

mikrokörnyezet hatására - differenciálódás

• vér - stresszhelyzetek – fertőzés, sérülés, tartós oxigénhiány, ezért a vérképző őssejtből van a

legtöbb

• Néhány hal és kétéltű –

izomrostjaik dedifferenciálódik

 csontok, erek, idegek

• Bőr - égési sérülések, sebek – hegesednek  nem teljes

• leggyorsabbak a vérképző leglassabbak az idegi őssejtek

Őssejtek speciális genetikai programja, a differenciálódás

• differenciálódás szabályozása – alap spirál hurok spirál (bHLH) típusú transzkripciós faktort kódoló „mester szabályozó” gén  mRNS-ek szintézise

• egyidejűleg más-más fejlődési irány meghatározására képesek többféle „mester-szabályozó” gén

expresszálásával

• mégsem differenciálódik  mert nem éri el a transzkriptum (mRNS) a kritikus mennyiséget

• döntés: mikrokörnyezet, morfogének, növekedési faktorok függvénye

Transzdifferenciálódás ^{- elméletek}

• átszennyezés nem ismerjük a szöveti őssejtek mobilitását, és igen keveset tudunk titkos "búvóhelyeikről" is, főleg a HSC-eredetűeknél fordul elő

• sejtfúzió adott szomatikus progenitor sejt és egy, a pluripotenciát kölcsönző embrionális őssejt

• chiaroscuro modell az őssejtek és progenitor sejtek

hierarchiáján alapul, az őssejt és az egyes progenitor sejtek átalakulása, egyre fokozódó elköteleződése nem szigorúan egyirányú, a környezeti hatásoktól függően, a szervezet igényeinek megfelelően a "valódi" őssejt és az "egyre elkötelezettebb" progenitor állapotok között fluktuálhat

Őssejtek alkalmazása - lehetőségek

• Sejt-transzplantáció

• Klónozás – bizonyos génszakasz őssejtbe juttatása, majd megfelelő körülményekkel differenciáltatás

• Embrionális fejlődés és genetikai mutáció okozta betegségek tanulmányozása

• Betegségek kialakulásának tanulmányozása

(diabétesz, Parkinson-kór, autoimmun betegségek)

• Hatóanyagok tesztelése

Őssejtek alkalmazása –

sejt-transzplantáció

• Egy sejttípus/sejtvonal funkcionális kieséséből adódó betegségek

• A csontvelő átültetés– évtizedes gyakorlat

• Parkinson-kór – dopamin előállításáért felelős sejtek, lehetséges embrionális és szöveti őssejtből is

• IDDM – inzulin dependens diabétesz – hasnyálmirigy vagy máj eredetű sejtek in vitro inzulintermelő sejtekké differenciálódnak

• Méhen belüli transzplantáció – anyaméhben diagnosztizált betegségek esetében, előnye: fejletlen immunrendszer,

legoptimálisabb körülmények – még csak állatkísérletek

Őssejtek alkalmazása – ^sejt-

transzplantáció

Ideális sejtforrás

• Frissen izolált embrionális őssejt

• In vitro indukált felnőtt szöveti őssejt – aktív regenerációra képes szövet

Optimális donor – optimális környezet a recipiensben Betegség oka? 1. Beteg őssejt

2. Károsodott őssejt

3. Őssejtekre ható tényezők (pl. autoimmun betegség) ebben az esetben a hatást is ki kell iktatni

Őssejtek alkalmazása – ^sejt-

transzplantáció korlátai

• Immunrendszer válasza - szervezet nem tolerálja az idegen szöveteket

• Totipotens sejt nagyobb, pluripotens sejt kisebb eséllyel, de rákos sejtté alakulhat, ennek esélye a tárolással nő

• Mutáció kialakulásának célsejtjei – hosszabb életűek, mint a többi testi sejt  hosszabb expozíció, már korlátlan

osztódásra képes – hasonlóság a rákos sejtekkel

Őssejtek alkalmazása – immunrendszer válaszának megakadályozása

• sejtmag átvitel – terápiás klónozás: a fogadó szervezet érett petesejtjéből eltávolítják a sejtmagot és donor őssejt magjával helyettesítik

• a donor szöveti sejtjeinek felismerő molekuláit inaktiválják, így a fogadó szervezet T-limfocitái nem ismerik fel, de a természetes

ölősejtek még felismerik, és kiesik az immunrendszer ellenőrzése alól (tumor, vírus bújhat meg itt)

• donorszövetre specifikus aktív immuntolerancia kialakítása – donor- szövet bemutatása vértranszfúzióval, tímuszba oltással, – „lokális”

kiméra állapot létrehozása

• donorszervezetből származó vérképző őssejttel is elérhető a kiméra

In vitro szervelőállítás

• Speciális bioreaktorokban őssejteket, vagy irányított differenciálódással kialakított specifikus sejteket

tenyésztenek, a bioreaktor lehet

• Háromdimenziós, szervezetben lebomló, immunológiai szempontból semleges struktúrákon növeszteni

• Hibrid struktúra – mechanikai vagy elektronikai szerkezet + őssejtekből származó szövet,

• Sertésben előállított teljes szerv – emberi őssejt beültetése méhen belüli embrióba, majd kifejlett állatból eltávolítható

Őssejt kutatással foglalkozó magyar intézmények

• Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpont Állatbiológiai Intézet, Gödöllő

• Országos Gyógyintézeti Központ, Haematológiai és Immunológiai Intézet, Budapest

• SZTE Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet és MTA SZBK, Szeged

• Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Általános Orvostudományi Kar

Immunológiai Intézet

• Semmelweis Egyetem