a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
HEMOPOETIKUS ŐSSEJTEK ÉS
TRANSZDIFFERENCIÁCI Ó
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 – 6. előadás
A hemopoetikus differenciáció kérdései
• A hemopoetikus rendszer differenciálódása Embrionális
Születés utáni
• A vérképzés helyreállítása
• Vérképző őssejtek alkalmazása nem hemopoetikus renegerációban
Az embrionális vérképző szövetek kialakulása
Pro-definitív
Primitív Mezo-definitív Meta-definitív Felnőtt-definitív E10.5
E7.5 E8.25 E9.0
Hemangioblaszt Hemogén Endotélium
Mieloid Limfoid-Mieloid CFU-k Újszülött HSC
HSC Szikzacskó
Allantois Chorion
Allantois
Szikzacskó vérszigetek Placenta
AGM
Máj
Placenta
AGM
Szikzacskó Máj
Embrió pSP
Köldök artéria
Vitellin artéria
Köldök artéria
Vitellin artéria
A vérképző szövetek kialakulása rágcsálókban
Szikzacskó
A keringés kialakulása
Primitív Pro Mezo Meta Felnőtt
E7.5 E8.5 E9.5 E10.5 E11 E11.5 E12.5 E13.5 E14.5 E15 Születés
Para-aorticus Splanchnopleura Allantois
Máj
Tímusz
Lép
Csontvelő AGM
Aortic clusters Placenta
Az egér embrionális hemopoetikus őssejtek jellemzői (AGM/Szikzacskó/máj)
• Leukocita sejtfelszíni markerek: Ly-6A(Sca-1), c- kit+, CD34+, CD45+
• Közös endoteliális markerek: CD31+, VE-cadherin+
• Transzkripciós faktorok: Runx1+ SCL+ Gata-2+
Embrionális hemopoetikus őssejtek indukciója
Belső szignálok: transzkripciós faktorok
• Runx1: elősegíti a hemogén endotél hemopoetikus irányú embrionális átalakulását
• GATA-2: a mezodermális differenciáció –
hemangioblaszt képződés – vörösvértest-képzés szakaszonkénti irányítása.
Embrionális hemopoetikus őssejtek külső szabályozása
Külső szignálok: más csíralemezekkel való kölcsönhatás során
• Szikzacskó (endoderma és mezoderma)
• A chorio-allantoic placenta (mezoderma és trofektoderma)
• AGM régió (háti ektoderma, mezoderma és hasi endoderma)
– Hasirányú faktorok – elősegítik a vérképzést (VEGF, bFGF, TGFb és BMP4)
– Hátirányú faktorok – gátolják a vérképzést (EGF és TGFa)
A vérképző differenciálódás modelljei
Klasszikus dichotómia modell
Módosított klasszikus modell
Mieloid-alapú modell
Mieloid potenciál
M
Eritroid potenciál
E
Megakaryocita potenciál
m
T-sejt potenciál
T
B-sejt potenciál
B (CMLP)
M E m
T B M
T B
E m
B M
T M
(CLP) (CMEP)
M E m T B
E m
B M
T M E m
T B (CLP) (CMEP)
B M M E m T B
M E m
T B M
E m
B M
T M
M M
M T
M
(CMLP) (CMEP)
M E m T B
elköteleződés transzkripcionális szabályozása
Hemangioblaszt Hemogén endotél
Apoptózis
SCL AML-1 GATA-2 Lmo
PU.1/GATA-3/Ikaros PU.1/GATA-1
CMP
HSC
CLP Notch1
Ikaros HoxB4 GATA-2
Bcl-2 p21
A mieloid differenciálódás
transzkripcionális szabályozása
Monocita
Neutrofil
Eozinofil
Vörösvértest
Megakaryocita
GMP
CMP HSC
EMP PU.1 & GATA-1
PU.1
GATA-1/FOG
ICSBP, PU.1
C/EBPb, GATA-1
GATA-1
GATA-1, 2 C/EBPa
A limfoid differenciálódás
transzkripcionális szabályozása
CLP
Pro-T
PU.1 IL-7R
GM-CSFR
Notch1
Pu.1, E2A
PU.1
Pax5?
EBF Pax5
Korai pro-B Késői pro-B
Pre-
pro-B D-JH V-D-JH
B-sejt Monocita
HSC
Folyamatos és aktivált vérképzés
HSC
HSC
HSC
HSC Endotél
Fibroblaszt
Oszteoblaszt
G-CSF, GM-CSF TPO
TGF-b
EPO EPO
IL-1a TNFa Makrofág
Bakteriális fertőzés Gyulladás
Anemia Hypoxia
HSC
HSC
HSC
HSC SCF, FLT-3I, TPO
Endotél
G-CSF, GM-CSF Fibroblaszt
Oszteoblaszt
Érszakasz
Humán vérképző potenciál
Intraembrionális források és potenciál:
• D19: Hemopoetikus prekurzorok (HPP), CD34+
sejtek nélkül, de mieloid/limfoid differenciálódási spektrummal
• D24: HPP sejtek a mezodermában
• D27: CD34+ progenitorok az aortafalban
Szikzacskó: a 3. hét környékén mieloid sejtképzés
A vérképző őssejtek egyéb lehetséges regeneratív alkalmazásai
• Parenchymás szövetek regenerációja: izom, idegszövet, máj, stb.
• Sejt források: felnőtt vagy embrionális (köldökvéna mononukleáris sejtjei)
• Kísérleti rendszer: markergént hordozó sejtek, vagy indukálható Cre-Lox transzgenikus állatok
felhasználása, ahol a sérült szöveti helyre való beépülés a markergénen keresztül vizsgálható.
Összefoglalás
• A vérképzés több egymást követő hullámban eltérő anatómiai területeken alakul ki, ahol a képzett sejtek összetétele eltéréseket mutat.
• A vérképzés iránti elköteleződést belső programozás és külső szignálok irányítják, ahol utóbbiak megváltozása eltérítheti a stabil vérképzést.
• A vérképző őssejtek nem-hemopoetikus szövetek regenerációját is elősegíthetik (a) ér-helyreállítás, (b)
szövet-helyreállítás és (c) lehetséges transzdifferenciáció révén.
