Ο όρος Βλαστικά κύτταρα περιλαμβάνει κυτταρα με διαφορετικές ιδιότητες:

Transcript

1 Ο όρος Βλαστικά κύτταρα περιλαμβάνει κυτταρα με διαφορετικές ιδιότητες: Πολυδύναμα - Pluripotent Εμβρυονικά Βλαστικά κύτταρα - Embryonic Stem Cells Ολιγοδύναμα - Multipotent Βλαστικά κύτταρα (ώριμων/εμβρυικών) Ιστών Adult Stem Cells Ολοδύναμα - Totipotent Ζυγωτό Βλαστομερή μέχρι και το στάδιο των τεσσάρων κυττάρων

2 Η πολυδυναμία είναι μια ιδότητα που μπορεί να επαχθεί Η κλωνοποίηση οργανισμών Κλωνοποίηση με μεταφορά πυρήνα σωματικού κυττάρου Nuclear Transfer Το περιβάλλον του ζυγωτού μπορεί να προσδώσει ιδιότητες Πολυδυναμίας στο γενετικό υλικό ενός ώριμου, πλήρως διαφοροποιημένου κυττάρου.

3 Κλωνοποίηση με μεταφορά πυρήνα σωματικού κυττάρου (Α) Ο πυρήνας ενός σωματικού κυττάρου από ένα ενήλικο άτομο μεταφέρεται σε ένα μη γονιμοποιημένο ωάριο από το οποίο έχουν αφαιρεθεί τα χρωμοσώματά του (εκπυρηνωμένο ωάριο). Στη συνέχεια, το «ωάριο» καλλιεργείται και το πρώιμο έμβρυο που προκύπτει εμφυτεύεται στη μήτρα μιας θετής μητέρας, η οποία θα γεννήσει έναν γενετικό κλώνο του δότη του κυτταρικού πυρήνα. (Β) Η Dolly (το ενήλικο πρόβατο στα αριστερά της εικόνας) ήταν το πρώτο κλωνοποιημένο θηλαστικό. Στη φωτογραφία εμφανίζεται μαζί με το αρνάκι της, την Bonnie, το οποίο προήλθε 3 από φυσιολογική αναπαραγωγή.

4 κλωνοποίηση σε βάτραχο με ΝΤ (1960)

5

6

7 Cloning -

8 Επιγενετικές τροποποιήσεις ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση Μεθυλίωση του DNA Γονιδιακή/γενωμική αποτύπωση (genomic imprinting) Απενεργοποίηση του χρωμοσώματος X

9 Μεθυλίωση του DNA ρυθμίζει τη μεταγραφική ενεργότητα

10 Η ιδότητες της πολυδυναμίας οφείλεται στην ενεργοποίηση ενδογενών μεταγραφικών παραγόντων +Sox2

11

12 Παράγοντες μεταγραφής που καθορίζουν την ταυτότητα των βλαστικών κυττάρων

13 Κυτταρικός επαναπρογραμματισμός

14 Κυτταρικές αλλαγές που προκαλούν τον επαναπρογραμματισμό ώριμων, διαφοροποιημένων κυττάρων προς την κατάσταση πολυδυναμίας Η παροδική έκφραση των παράγοντες Oct4, Sox2, Klf4 και Myc προκαλεί αρχικά: ΜΕΤ (Mesenchymal to Epithelial Transformation): Μετασχηματισμός από τον μεσεγχυματικό στον επιθηλιακό φαινότυπο Αύξηση του πολλαπλασιασμού Αλλαγή των μεταβολικών συνθηκών Αντοχή σε φαινόμενα απόπτωσης Από-μεθυλίωση στα γονίδια πολυδυναμίας Διατήρηση της πολυδύναμης κατάστασης με εξωγενείς παράγοντες (naïve ή primed)

15 Χαρακτηριστικά Εμβρυικά βλαστικά κύτταρα (ESCs) Επαγώμενα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα (ips) Βλαστικά κύτταρα ενήλικα (ASCs) Αυτό-αναγέννηση (self-renewal) Απεριόριστη δυνατότητα διατήρησης της βλαστικότητας (stemness) Απεριόριστη δυνατότητα διατήρησης της βλαστικότητας (stemness) Απεριόριστη δυνατότητα διατήρησης της βλαστικότητας (stemness) Δυναμικό διαφοροποίησης Πολυδύναμα (δίνουν και τους 220 κυτταρικούς τύπους του ενήλικα οργανισμού) Πολυδύναμα (δίνουν και τους 220 κυτταρικούς τύπους του ενήλικα οργανισμού) Ολιγοδύναμα (δίνουν μόνο κυτταρικούς τύπους που ενυπάρχουν στον ειδικό ιστό) Πηγή προέλευσης Εσωτερική κυτταρική μάζα βλαστοκύστης Διαφοροποιημένα σωματικά κύτταρα ενήλικα (π.χ. ινοβλάστες) Ιστοί ενήλικα (π.χ. μυελός οστών, επιδερμίδα, έντερο) Ανάπτυξη σε καλλιέργεια Απεριόριστη Απεριόριστη Περιορισμένη Ανάπτυξη σε πλήρες ταπήτιο Συνεχής Συνεχής Αναστέλλεται εξ επαφής (contact inhibition) Ειδικοί δείκτες Oct3/4, Nanog, Sox2, SSEA, AP, Telomerase Oct3/4, Nanog, Sox2, SSEA, AP, Telomerase Διαφορετικοί ανάλογα με τον ιστό προέλευσης. Αρνητικοί σε Oct3/4, AP, Telomerase, SSEA

16 Μοριακές και φαινοτυπικές ομοιότητες βλαστικών κυττάρων κατά τη διάρκεια του επαναπρογραμματισμού

17 Παρασκευή κυττάρων IPS

18 Προοπτικές θεραπευτικής χρήσης των επαγώμενων πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων

19 Εναρξη κλινικών μελετών με κύτταρα ips Σεπτέμβριος 2014: Ξεκινά στην Ιαπωνία η πρώτη κλινική μελέτη με χρήση επιθηλιακών κυττάρων του μελάγχρου αμφιβληστροειδούς που προέρχονται από διαφοροποίηση αυτόλογων ipscs σε ασθενείς που παρουσίαζαν εκφύλιση της ωχράς κηλίδας λόγω γήρανσης

20

21 Οκτώβριος 2015 Κύτταρα ips ανθρώπου για κλινικές δοκιμές

22

23 Μονοπάτια μετατροπής της κυτταρικής κατάστασης

24 Παραδείγματα διαδιαφοροποίησης

25 Παράδειγμα διαδιαφοροποίησης (ινοβλαστικό κύτταρο σε καρδιομυοκύτταρο)