Η Αναγεννητική Ιατρική ένας αναδυόμενος κλάδος της Ιατρικής

Transcript

1 Η Αναγεννητική Ιατρική ένας αναδυόμενος κλάδος της Ιατρικής Κ ΚΟΥΖΗ-ΚΟΛΙΑΚΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΤΡΙΑ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΤΗΣ ΙΣΤΟΛΟΓΙΑΣ-ΕΜΒΡΥΟΛΟΓΙΑΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΑΠΘ

2 Η αναγέννηση των ιστών αποτελεί μέρος της φυσιολογικής λειτουργίας του οργανισμού, η οποία επιβραδύνεται με την αύξηση της ηλικίας και δεν μπορεί να ανταποκριθεί στα νοσήματα φθοράς και τραυματισμούς.

3 ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΙΣΤΩΝ ΥΨΗΛΗ ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΥΨΗΛΗ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΝΕΩΣΗ 1) Αίμα 2) Επιδερμίδα 3) Επιθήλια 4) Αγγειακό ενδοθήλιο 5) Βλεννογόνος εντέρου ΥΨΗΛΗ ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΧΑΜΗΛΗ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΝΕΩΣΗ 1) Ήπαρ 2) Πάγκρεας 3) Μυϊκό σύστημα 4) Φλοιός επινεφριδίων 5) Οστό 6) Συνδετικός Ιστός ΧΑΜΗΛΗ ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΧΑΜΗΛΗ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΝΕΩΣΗ 1) Εγκέφαλος 2) Νεφροί 3) Νωτιαίος μυελός 4) Πνεύμονας 5) Χόνδρος 6) Αμφιβληστροειδής 7) Καρδιά

4 Η αναγέννηση των ιστών γίνεται μέσω των αρχέγονων κυττάρων που διατηρεί ο κάθε ιστός είτε στα πλαίσια της φυσιολογικής ανανέωσης ή της αποκατάστασης Effect of aging on stem cells. World J Exp Med Feb 20; 7(1): Abu Shufian Ishtiaq Ahmed at al. Telomerase reactivation reverses tissue regeneration in aged telomerase deficient mice. Jaskelioft M at Al, Nature 469 (7328):102 Proteasome activation enhances stemness and lifespan of human mesenchymal stem cells M. Kapetanou Free Radical Biology and Medicine 103 (2017)

5 Τα αρχέγονα κύτταρα στην καθομιλουμένη αναφέρονται ως: βλαστοκύτταρα Stem cells- στελεχιαία κύτταρα εμβρυικά βλαστοκύτταρα επαγώμενα βλαστοκύτταρα (ips) ενήλικα βλαστοκύτταρα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα ολοδύναμα-παντοδύναμα πολυδύναμα πλειοδύναμα μονοδύναμα-βλαστοκύτταρα των ιστών

6 reports/booklets/understanding_stem_cells.pdf Τι είναι τα αρχέγονα κύτταρα-βλαστοκύτταρα; Τα βλαστοκύτταρα είναι Κύτταρα τα οποία μπορούν Να διαιρούνται και να παράγουν Θυγατρικά κύτταρα όμοια με τα Μητρικά ή να διαφοροποιούνται παράγοντας άλλα είδη κυττάρων

7 Research worldwide focuses on stem cells transplantations Number of publications Stem cells have been successfully used in clinical trials for therapeutic applications in adults Human clinical trials Publications today on stem cells 7001 stem cells clinical trials 53 clinical trials with embryonic stem cells

8 ΤΥΠΟΙ ΑΡΧΕΓΟΝΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Τύποι Πλαστικότητα Πηγές λήψης Ολοδύναμα (Totipotent ) Δημιουργία ολόκληρου οργανισμού Έμβρυο 3 ημερών Πολυδύναμα (Pluripotent) Εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα και ips (induced Pluripotent) Πλειοδύναμα (Multipotent) Ενήλικα βλαστοκύτταρα Μονοδύναμα (Unipotent- Committed stem cells) Δημιουργούν 200 κυτταρικούς τύπους Διαφοροποιούνται σε περιορισμένο αριθμό κυττάρων Δημιουργούν μόνο ένα είδος κυττάρου Βλαστοκύστες 5-14 ημερών Εμβρυϊκά, VSELs, Ομφαλοπλακουντιακό αίμα Εμβρυϊκοί ιστοί (υλικό αποξέσεων) Ομφαλοπλακουντιακό αίμα, μυελός οστών, λιπώδης ιστός, πολφός νεογιλών δοντιών Ερυθροβλάστες, μυελοβλάστες, λεμφοβλάστες

9 Από τους παρακάτω ιστούς μπορούν να απομονωθούν αρχέγονα κύτταρα χωρίς να διαταραχθεί η αρχιτεκτονική των οργάνων που περιέχονται και να χρησιμοποιηθούν στην πράξη Βλαστοκύστεις Έμβρυα Αίμα ομφαλίου λώρου Ιστό ομφαλίου λώρου Πλακούντας Αμνιακό Υγρό Αμνιακή Μεμβράνη Ενδομήτριο που αποπίπτει Οδοντικός πολφός Περιοδοντικοί σύνδεσμοι Λιπώδης ιστός Μυελός των οστών Περιφερικό αίμα μετά από ενεργοποίηση

10 Διαφορές μεταξύ εμβρυικών και ενήλικων βλαστοκυττάρων Εμβρυικά και επαγόμενα (ipscs) Μπορούν να διαφοροποιηθούν σε οποιοδήποτε άλλο κύτταρο. Μπορούν να δημιουργήσουν έμβρυα. Είναι ανοσολογικά ανώριμα και δεν απορρίπτονται από τον οργανισμό προτού να διαφοροποιηθούν. Θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν ασθενή ή νεκρά κύτταρα. Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για δημιουργία οργάνων προς μεταμόσχευση. Δημιουργούν όγκους (Τερατώματα). Ενήλικα βλαστοκύτταρα (μετά τη γέννηση) Μπορούν να διαφοροποιηθούν σε οποιοδήποτε άλλο κύτταρο. Μεταναστεύουν στην πάσχουσα περιοχή και συμβάλουν στην επούλωση. Δεν απορρίπτονται σε αυτόλογη χρήση Υποστηρίζουν τα κύτταρα των ιστών με αυξητικούς παράγοντες για την αποκατάσταση της βλάβης. Αντικαθιστούν τα ασθενή ή νεκρά κύτταρα στην περιοχή της βλάβης Έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία οργάνων προς μεταμόσχευση (τραχεία, καρδιακές βαλβίδες). Αποτελούν μέρος της φυσικής άμυνας του οργανισμού και δεν δημιουργούν όγκους.

11 Αρχέγονα-Στελεχιαία-Πλειοδύναμα Αιμοποιητικά κύτταρα (CD34+) Αιμοποιητικές αποικίες μετά από καλλιέργεια CFUs assays from the placental perfusion. A. Erythroid (BFU-E), B. Granulocyte-macrophage (CFU-GM) colonies and C. Granulocyte-erythroid-macrophage-megakaryocyte (CFU-GEMM) (Koliakos at al 2007, Cytotherapy V9 (7):654)

12 Πολυδύναμα κύτταρα ΟΠΑ Koliakos at al Transfusion 2011 V Η παρουσία πολυδύναμων κυττάρων στο ΟΠΑ αναφέρθηκε επίσης από τους: Santourlidis at al 2011 Stem Cells Res 6(1):60, Greschats at all 2008 Stem Cell Devel 17 (2):221 Kogler at al 2004, Experimental Hematology Very Small Embryonic-Like Stem Cells: Implications in Reproductive Biology. Deepa Bhartiya at al. BioMed Research International Volume 2013, Article ID

13 Ανίχνευση εμβρυικών δεικτών Oct-4, Nanog και Sox2 στον μη αιμοποιητικό πληθυσμό ΟΠΑ (VSELs) Oct-4 Oct-4 Nanog Sox2 merged merged Gounari at al 2019

14 Έλεγχος κλωνογενούς ικανότητας VSELs παρουσία και απουσία MSCs σε μεθυλσελουλόζη VSELs Wharton-VSELs BM-VSELs CFUs CFU CFU BFU CFU BFU BFU

15 CD45 Ανοσοφαινοτυπική διαφοροποίηση των VSELs μετά τη συγκαλλιέργεια με MSCs VSELs BM MSCs-VSELs Wharton s Jelly MSCs-VSELs 1.2% 57.2% 70.7% CD34

16 Απομόνωση μονοπυρήνων από το περιφερικό αίμα με σκοπό τη δημιουργία πολυδύναμων κυττάρων μονοκυτταρικής προέλευσης (MOMCs) μέσω χημειοταξίας στον SDF-1α Koliakou I at all 2019 THERM in press

17 Περιφερικό αίμα Παραγωγή MOMCs παρουσία SDF-1a MOMCs διαφοροποίηση προς ενδοθήλιο και οστό Απομόνωση μονοπύρηνων Πριν Ενδοθή λιο SiO 2 nanotubes SrHA nanorods Οστό PCL-based νανοϊμένια νανοσωματίδια PCL πολυμερές PCL solution

18 Μετατροπή μεσεγχυματικών κυττάρων σε χονδροκύτταρα

19 Μετατροπή Μεσεγχυματικών σε Χονδροκύτταρα Μέθοδος Καλλιέργεια σε ειδικές συνθήκες για διαφοροποίηση προς πρόδρομα χονδροκύτταρα: Επώαση με μείγμα αυξητικών παραγόντων TGFβ και BMP. Ο IGF-1 (insulin-growth factor) θεωρείται επίσης παράγοντας που προάγει την διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών σε χονδροκύτταρα. Απομόνωση RNA (mrna extraction) SYBR Green Universal Quantitative PCR για έλεγχο των mrna επιπέδων για Αγκρεκάνη (Aggregan), Κολλαγόνο 1 (Col1a1)και Κολλαγόνο 2 (Col2a1).

20 Μέθοδος Επαλήθευσης Αγκρεκάνη πρωτεογλυκάνη, παρούσα στην εξωκυττάρια ουσία του χόνδρου Col1a1 πρωτεΐνη του συνδετικού ιστού και του χόνδρου Col2a1 πρώιμος δείκτης χονδρογένεσης

21 Μέθοδος Επαλήθευσης Quantitative PCR Cyclin A Green for Col1a1, Col2a1, Aggregan and Actin, GAPGH (as reference genes) Biohellenika R&D, unpublished data

22 Απομόνωση βλαστοκυττάρων από τον πολφό των νεογιλών δοντιών

23 Αναγέννηση περιφερικού νεύρου μετά την προσθήκη βλαστοκυττάρων του πολφού 3 μήνες μετά τη διατομή

24 Αναγέννηση περιφερικού νεύρου μετά την προσθήκη βλαστοκυττάρων του πολφού 6 μήνες μετά τη διατομή

25 Μυογράφημα υγιούς περιοχής

26 Μυογράφημα περιοχής κάτω από τη διατομή μετά την προσθήκη των κυττάρων Spiridopolous at al 2015 J of Reconstructive Microsurgery

27 GFP-ADSC GFP-ADSC GFP-ADSC Neuronal differentiation GFP-ADSC Neuronal differentiation GFP-ADSC

28 Νευρικά βλαστοκύτταρα που προέρχονται από μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα Koliakos et al unpublished data

29 Μεταμοσχευμένα ASCs (Α) στην πλάγια κοιλία του εγκεφάλου (Β) μετά τη μετανάστευσή τους στο εγκεφαλικό παρέγχυμα Α Β

30 Μεταμοσχευμένα neuron-like ASCs στην πλάγια κοιλία του εγκεφάλου και μετά τη μετανάστευσή τους στο εγκεφαλικό παρέγχυμα

31 Karathanasis at al 2013 European j of Plastic Surgery Γενετικά τροποποιημένα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα λιπώδους ιστού σημασμένα με την φθορίζουσα πρωτεΐνη (GFP) ενιόμενα σε χειρουργικούς κρημνούς επιβιώνουν 7 ημέρες

32 H GFP παράγεται από τα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα του λιπώδους ιστού και ο σχηματισμός που παράγει μεταφέρεται επάνω κύτταρα που παράγουν τον von Willebrand είτε μέσω επισκευής των υπαρχόντων αγγείων είτε μέσω αγγειογένεσης. (Koliakos et al 2012)

33 Αριστερά χωρίς την προσθήκη μεσεγχυματικών βλαστοκυττάρων λιπώδους ιστού και δεξιά μετά την προσθήκη βλαστοκυττάρων Karathanasis at al 2013)

34 Προσθήκη Μεσεγχυματικών βλαστοκυττάρων λιπώδους ιστού εντός ικριώματος υαλουρονικού οξέος (δεξιά)