ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΠΑΓΩΜΕΝΩΝ ΠΟΛΥΔΥΝΑΜΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΕΠΑΝΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Transcript

1 ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΠΑΓΩΜΕΝΩΝ ΠΟΛΥΔΥΝΑΜΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΕΠΑΝΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

2 Υπάρχουν Βλαστικά κύτταρα με διαφορετικές ιδιότητες: Τα Πολυδύναμα - Pluripotent Εμβρυονικά Βλαστικά κύτταρα - Embryonic Stem Cells ΑΠΑΝΤΩΝΤΑΙ: ΣΤΗ ΒΛΑΣΤΟΚΥΣΤΗ Τα Πλειοδύναμα ή Ολιγοδύναμα - Multipotent Stem Cells Βλαστικά κύτταρα (ώριμων/εμβρυικών) Ιστών Adult Stem Cells ΑΠΑΝΤΩΝΤΑΙ: ΣΕ ΟΛΟΥΣ ΤΟΥΣ ΙΣΤΟΥΣ VID1-1-PLuripotent Cell

3 Σωματικά κύτταρα ενηλίκου μπορούν να μετατραπούν σε πολυδύναμα κύτταρα με μια διαδικασία μπορεί να γίνει σε συνθήκες in vitro και ονομάζεται ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΕΠΑΝΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Ο κυτταρικός προγραμματισμός στα θηλαστικά καταδείχτηκε για πρώτη φορά με την κλωνοποίηση της Dolly

4 κλωνοποίηση σε βάτραχο με ΝΤ (1960)

5 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 5 από φυσιολογική αναπαραγωγή.

6 Somatic Nuclear Transfer - Technique 4 videos

7 Η πολυδυναμία είναι μια ιδότητα που μπορεί να επαχθεί Η κλωνοποίηση οργανισμών Κατέδειξε ότι: Το περιβάλλον του ζυγωτού μπορεί να προσδώσει ιδιότητες Πολυδυναμίας στο γενετικό υλικό ενός ώριμου, πλήρως διαφοροποιημένου κυττάρου. ΕΠΑΝΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

8

9 ΚΑΤΆ ΤΟΝ ΕΠΑΝΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ ΑΝΑΙΡΟΥΝΤΑΙ ΟΙ ΕΠΙΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ Οι επιγενετικές τροποποιήσεις ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση Παράδειγμα: Μεθυλίωση του DNA Γονιδιακή/γενωμική αποτύπωση (genomic imprinting) Απενεργοποίηση του χρωμοσώματος X VID2-2. DNA in somatic cells

10 Μεθυλίωση του DNA ρυθμίζει τη μεταγραφική ενεργότητα

11 Κλωνοποίηση μέσω:

12 Η ιδιότητες της πολυδυναμίας οφείλεται στην ενεργοποίηση ενδογενών μεταγραφικών παραγόντων +Sox2

13 Μεταγραφικοί παράγοντες που καθορίζουν την πολυδυναμία των βλαστικών κυττάρων χρησιμοποιούνται για τον κυτταρικό επαναπρογραμματισμό ενήλικων σωματικών κυττάρων VID 3,4-2. DNA in somatic cells

14 Επαγωγή πολυδύναμων κυττάρων (ips) στο εργαστήριο ips: Nobel Ιατρικής 2013

15 Παρασκευή κυττάρων ips- VIDEO5. ips generation -stemgent-jaenisch2

16 Κυτταρικός επαναπρογραμματισμός

17 Κυτταρικές αλλαγές κατά τον επαναπρογραμματισμό ενήλικων, σωματικών κυττάρων προς την κατάσταση πολυδυναμίας μετά την παροδική έκφραση των παράγοντες Oct4, Sox2, Klf4 και Myc : Μετασχηματισμός από τον μεσεγχυματικό στον επιθηλιακό φαινότυπο Αύξηση του πολλαπλασιασμού Επαγωγή τελομεράσης, αύξηση των τελομερών Αντοχή σε φαινόμενα απόπτωσης Από-μεθυλίωση στα γονίδια πολυδυναμίας Διατήρηση της πολυδύναμης κατάστασης με προσθήκη εξωγενών παραγόντων

18 Τα επαγώμενα βλαστικά κύτταρα παρουσιάζουν ομοιότητα σε μοριακό και φαινοτυπικό επίπεδο με τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα.

19 Εμβρυονικά 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) Περιορισμένη δυνατότητα διατήρησης της βλαστικότητας 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) Χαρακτηριστικά

20 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

21 Πλεονεκτήματα για θεραπείες κυτταρικής αναπλήρωσης Απεριόριστη πηγή κυττάρων. Ευρύ αναπτυξιακό δυναμικό. Απεριόριστη αυτόλογη πηγή κυττάρων. Απουσία ηθικών περιορισμών. Ευρύ αναπτυξιακό δυναμικό. Αυτόλογη πηγή κυττάρων. Απουσία ηθικών περιορισμών. Απουσία κινδύνου δημιουργίας τερατωμάτων. Μειονεκτήματα για θεραπείες κυτταρικής αναπλήρωσης Ηθικά. Ανοσοσυμβατότητα. Κίνδυνος δημιουργίας τερατωμάτων. Κίνδυνος δημιουργίας τερατωμάτων ή/και ογκογένεσης εξαιτίας των ιών επαναπρογραμματισμού Περιορισμένη πηγή κυττάρων. Περιορισμένη ανάπτυξη σε καλλιέργεια. Περιορισμένη δυναμικότητα.

22 Χρήση ips κυττάρων στην αναγεννητική ιατρική

23 disease modeling - disease in the dish Παράδειγμα: Δημιουργία κυττάρων ips από ασθενή με Alzheimers Διαφοροποίηση σε σύστημα τρισδιάστατων νευρικών κυτταρικών καλλιεργειών Οι νευρώνες προερχόμενοι από ipscs παρουσιάζουν χαρακτηριστικά συσχετιζόμενα με την ΝΑ και τα οποία είναι εμφανή σε μεταθανάτιους ιστούς π.χ. εναποθέσεις Αβ αμυλοειδούς παρόμοιες με τις αμυλοειδείς πλάκες και νευροϊνιδιακά πλέγματα παρόμοια με τα συσσωματώματα της πρωτεΐνης Tau

24 Προοπτικές θεραπευτικής χρήσης των επαγώμενων πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων VIDEO 6. sperm-oocyte_015

25

26 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

27 Κύττραρα ips Διαφοροποίηση προς επιθηλιακά κύτταρα Μελάγχρου αμφιβληστροειδούς Ιστός προς μεταμόσχευση

28 Οκτώβριος 2015 Κύτταρα ips ανθρώπου για κλινικές δοκιμές

29 ΕΠΑΝΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΩΜΑΤΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΠΡΟΣ ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΜΕΝΟΥΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΥΣ ΤΥΠΟΥΣ ΔΙΑ-ΔΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ

30 Παράδειγμα διαδιαφοροποίησης: ινοβλαστικό κύτταρο σε νευρικό κύτταρο

31 Παράδειγμα διαδιαφοροποίησης (ινοβλαστικό κύτταρο σε καρδιομυοκύτταρο)