Среда, 12.12.2018
БИОРЕГЕНЕРАЦИЯ
Меню сайта
Категории раздела
Мои файлы [33]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Главная » Файлы » Мои файлы

Что представляют из себя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
[ Скачать с сервера (384.0 Kb) ] 02.08.2011, 20:35

Джагаров Д.Э. (2011) Успехи и подводные рифы эпигенетики на пути к регенеративной медицине.  

Резюме

Современная медицина испытывает острую нужду в материалах для трансплантации. Решить эту проблему может регенеративная медицина. Появились способы перепрограммирования клеток, усовершенствование которых, позволит получать материал для трансплантации у самого пациента. Однако для этого необходимо преодолеть барьеры, связанные с эпигенетическими особенностями которые приобретают те или иные клетки в ходе онтогенеза. Резкие различия в эпигенетике клеток могут приводить к образованию тератом и канцерогенезу. Знание механизмов регенерации может помочь разработке методов прямой трансдифференцировки клеток, не изменяющих существенно онтогенетические маркеры клеток и поэтому более безопасных.

Что представляют из себя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки 

В отличие от высших растений, которые самой природой приспособлены для бесполого (вегетативного) размножения и клонирования, высшие животные в природе не размножаются бесполым путем. Однако в 1952 году удалось пересадить ядра, взятые из соматических клеток, в оплодотворенную яйцеклетку  лягушки, из которой предварительно были удалены пронуклеусы. Оказалось, что по мере продвижения донорных клеток по тому или иному пути дифференциации их ядра утрачивали способность заменять ядро оплодотворенной яйцеклетки. Если при пересадке ядер из клеток очень ранних эмбрионов удавалось получить взрослых лягушек, то трансплантация ядер взятых от взрослых доноров всегда приводила к летальным нарушениям онтогенеза на эмбриональной или личиночной стадии ([i]). Между тем для решения многих медицинских проблем появилась острая необходимость найти источники для трансплантации органов и тканей без использования посторонних доноров. Громадное количество пациентов умирает, так и не дождавшись необходимого донора, криминальная торговля органами приняла угрожающие масштабы ([ii]). Выход из этой ситуации может дать регенеративная биология и медицина ([iii], [iv]). Рис 3

      Разработка методов выделения из эмбрионов и размножения в культуре эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) позволила выяснить условия, при которых ЭС клетки остаются недифференцированными (плюрипотентными) – способными дать начало любому типу клеток организма. Оказалось, что центральную роль в поддержании плюрипотентного состояния  ЭС клеток играют транскрипционные факторы Oct4, Sox2 и NANOG ([v], [vi], [vii], [viii])

В августе 2006 года японские исследователи Такахаши и Яманака (Takahashi KYamanaka S), используя ретровирусы для модификации клетки четырьмя репрограммирующими факторами Oct4, Klf4, Sox2 и c-Myc, сумели превратить клетки  мышинной кожи (фибробласты) в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки – ИПСК (induced pluripotent stem cellsIPSC) ([ix]). Год спустя они сумели их получить из клеток кожи человека ([x]).

      Особенностью ИПСК является то, что они, подобно эмбриональным стволовым клеткам ЭСК, способны дать начало многим различным клеткам организма. Доказательством плюрипотентности ИПСК является возможность получения взрослой мыши полностью из ИПСК ([xi])  Поэтому они могут быть использованы для целого ряда целей – включая моделирование болезней, клеточную терапию, скрининг (селективный отбор) лекарств, проверку токсичности различных препаратов и т.д.([xii]). Рис 3    Отличительной особенностью плюрипотентных стволовых клеток как эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), так и  индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), отличающей их от большинства (исключение составляют лейкоциты) неплюрипотентных клеток, является особый характер гликозилирования белков их наружней мембраны ([a] , [b]). В частности наличие на поверхности мембраны структур  сиаловой кислоты α2-6 и фукозы α1-2 ([c]). Это позволяет использовать для выявления и масштабного выделения плюрипотентных клеток высокоспецифичные лектины ([d]). Очевидно, изменения характера гликозилирования белков наружней мембраны являются маркерами состояния клетки каким-то образом связанными с плюрипотенцией и дифференцировкой.

     Важным преимуществом ИПСК перед  ЭСК является то, что они могут быть получены из клеток взрослого организма, а не из эмбриона. Таким образом, этот метод, по идее, позволил брать клетки для клеточной терапии у самого пациента, что позволяет избежать многих проблем связанных с поиском доноров.     Выяснилось, что перепрограммирование соматических клеток в ИПСК приводит к их омоложению о чем свидетельствуют данные исследования теломеров (от греч.  τέλος — концевая и μέρος — часть) — концевых участков  хромосом состоящих из коротких следующих друг за другом повторов эволюционно консервативной последовательности ДНК. . Укорочение теломер вызывает старение, так как блокирует деление клетки. Выяснилось, что перепрограммирование приводит к удлинению теломеров и их нормальному укорочению по мере дифференцировки ИПСК обратно в фибробласты ([xv]). Таким образом, при индуцированной плюрипотенции восстанавливается эмбриональная длина теломеров ([xvi]), а значит, увеличивается потенциальное число делений клетки ([xvii], [xviii]), ограниченное так называемым возрастным лимитом Хайфлика (Hayflick limit) ([xix]). 

Далее см. Плюрипотентность и способность к образованию опухолей тесно связанные особенности плюрипотентных стволовых клеток.


[i]    Gurdon J. B. (1962) The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium  cells of feeding tadpoles. J. Embriol. Exptl. Morphol. 10, 622-640

[iii]    Бабаева А.Г. (2009)  Регенерация: факты и перспектива. М.: Издательство РАМН,

[iv]    Stokum D.L. (2006) Regenerative Biology and Medicine.  Amsterdam. Elsevier Acad.  Press

[v]    Schöler H.R., G.R. Dressler, R. Balling, H. Rohdewohld and P. Gruss,( 1990)

      Oct-4: a germline-specific transcription factor mapping to the mouse t-complex.

      EMBO J. 9 (1990), pp. 2185–2195

[vi]    Nichols J., et al.,  and A. Smith,(1998) Formation of pluripotent stem cells in the mammalian embryo depends  on the POU transcription factor Oct4. Cell 95, 379–391

[vii]   Boyer LA, et al., and Young RA (2005)  Core transcriptional   regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Cell. Sep 23. 122(6):947-56

[viii]  Zhao HX,  et al (2010)    Rapid and efficient reprogramming of human amnion-derived cells into pluripotency by three

    factors OCT4/SOX2/NANOG. .Differentiation. 2010 Sep-Oct; 80(2-3):123-9. 

[ix]    Takahashi KYamanaka S. (2006) Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic  and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell;126(4):663-676.

[x]   Takahashi KTanabe KOhnuki MNarita MIchisaka TTomoda KYamanaka S. (2007)     Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.     Cell;131(5):861-872.

[xi]    Michael J. et al.,(2009)  Adult mice generated from induced pluripotent stem cells Nature 461, 91-94.  doi:10.1038/nature08310

[xii]  Lengner CJ (2010) iPS cell technology in regenerative medicine. Ann N Y Acad Sci.     Mar;1192:38-44. 

 [a]   Satomaa T. et al.(2009) The N-glycome of human embryonic stem cells. BMC Cell Biol ; 10:42

[b]   Toyoda M  et al.( 2011) Lectin microarray analysis of pluripotent and multipotent stem

       cells.   Genes Cells; 16:1–11. 

[c]   Tateno H, Toyota M. Saito S, et al. Glycome diagnosis of human induced pluripotent stem

       cells using lectin microarray. J Biol Chem 2011;286:20345–20353. 

[d]   Yu-Chieh Wang et al., and Jeanne F Loring (2011) Specific lectin biomarkers for isolation

      of human pluripotent stem cells identified through array-based glycomic analysis.

      Cell Research advance online publication 6 September 2011; doi: 10.1038/cr.2011.148

[xv]    Yehezkel S, et al.,(2011) Reprogramming of telomeric regions during the generation  of human induced pluripotent stem cells and subsequent differentiation into fibroblast-like derivatives. Epigenetics. 2011 Jan 1;6(1):63-75. 

[xvi]   West MD, Vaziri H. (2010) Back to immortality: the restoration of embryonic telomere length during induced pluripotency.  Regen Med. 2010 Jul;5(4):485-488 

[xvii]   Marión RM, Blasco MA. (2010) Telomere rejuvenation during nuclear reprogramming.

     Curr Opin Genet Dev. 2010 Apr;20(2):190-196

[xviii]   Gourronc FA, Klingelhutz AJ. (2011) Therapeutic opportunities: Telomere maintenance in inducible    pluripotent stem cells. Mutat Res. 2011 May 13.

[xix]   Hayflick, L (1965). The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains.

     Exp. Cell Res. 37:614–636. doi:10.1016/0014-4827(65)90211-9

Категория: Мои файлы | Добавил: анатомнет
Просмотров: 451 | Загрузок: 39 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2018
    Бесплатный хостинг uCoz