Σεύρνο 7 ν - Άξζξν 3 o ΒΑΙΚΑ ΣΟΙΥΔΙΑ ΓΙΑ ΣΑ ΒΛΑΣΙΚΑ ΚΤΣΣΑΡΑ Πεγή: http://stemcells.nih.gov/info/basics/ Μεηάθξαζε-επηκέιεηα: Σζίληνπ Μαγδαιελή* Ιαηξηθή ρνιή Παλεπηζηεκίνπ Θεζζαιίαο. *Editor in Chief, reviewer, webmaster. ρεηηθά κε απηό ην έγγξαθν Απηόο ν ελαξθηήξηνο νδεγόο γηα ηα βιαζηηθά θύηηαξα πξννξίδεηαη γηα όπνηνλ επηζπκεί λα κάζεη πεξηζζόηεξα ζρεηηθά κε ηηο βηνινγηθέο ηδηόηεηεο ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ, ηα ζεκαληηθά εξσηήκαηα ζρεηηθά κε ηα βιαζηηθά θύηηαξα πνπ βξίζθνληαη ζην επίθεληξν ηεο επηζηεκνληθήο έξεπλαο, θαζώο θαη ηελ ελδερόκελε ρξήζε ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζηελ έξεπλα θαη ζεξαπεία αζζελεηώλ. Ο ελαξθηήξηνο νδεγόο πεξηιακβάλεη πιεξνθνξίεο ζρεηηθά κε ηα βιαζηηθά θύηηαξα πνπ πξνέξρνληαη από εκβξπνληθνύο θαη κε εκβξπνληθνύο ηζηνύο. Έλα κεγάιν κέξνο ησλ πιεξνθνξηώλ πνπ πεξηιακβάλνληαη εδώ είλαη γηα ηα βιαζηηθά θύηηαξα πνπ πξνέξρνληαη από αλζξώπηλνπο ηζηνύο, αιιά πεξηγξάθνληαη επίζεο νξηζκέλεο κειέηεο γηα ηα βιαζηηθά θύηηαξα πνπ πξνέξρνληαη από δώα. Σα εζληθά ηλζηηηνύηα πγείαο (Ν.Ι.Η) ησλ ΗΠΑ έρνπλ αλαπηύμεη απηό ηνλ ελαξθηήξην νδεγό γηα λα βνεζήζνπλ ηνπο αλαγλώζηεο λα θαηαλνήζνπλ ηηο απαληήζεηο ζε εξσηήζεηο όπσο: 1. Ση είλαη ηα βιαζηηθά θύηηαξα; 2. Πνηνη είλαη νη δηαθνξεηηθνί ηύπνη βιαζηηθώλ θπηηάξσλ, θαη από πνύ πξνέξρνληαη;
3. Πνηεο είλαη νη δπλαηόηεηεο γηα λέεο ηαηξηθέο ζεξαπείεο κε ρξήζε βιαζηηθώλ θπηηάξσλ; 4. Ση έξεπλα απαηηείηαη λα γίλνπλ πξαγκαηηθόηεηα ηέηνηεο ζεξαπείεο; Απηό ην έγγξαθν παξέρεη βαζηθέο πιεξνθνξίεο ζρεηηθά κε ηα βιαζηηθά θύηηαξα. Πην ιεπηνκεξήο ζπδήηεζε είλαη δηαζέζηκε ζηηο αλαθνξέο βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ηνπ Ν.Ι.Η ζην http://stemcells.nih.gov/info/. Γξήγνξεο απαληήζεηο ζε ζπγθεθξηκέλα θνηλά εξσηήκαηα κπνξνύλ λα βξεζνύλ ζηε ζειίδα «ζπλήζεηο εξσηήζεηο». ε όιν ην έγγξαθν "Βαζηθά ζηνηρεία γηα ηα βιαζηηθά θύηηαξα", πνιινί ηερληθνί όξνη εκθαλίδνληαη ζε έληνλε γξαθή, ππνγξακκηζκέλνη ζε θαθεθόθθηλν. Κάληε θιηθ ζηνλ όξν γηα λα δείηε ηνλ νξηζκό ζην γισζζάξην ζην ηέινο ηνπ εγγξάθνπ. I. Δηζαγωγή: Ση είλαη ηα βιαζηηθά θύηηαξα θαη γηαηί είλαη ζεκαληηθά; Σα Βιαζηηθά θύηηαξα έρνπλ ηελ αμηνζεκείσηε δπλαηόηεηα λα εμειίζζνληαη ζε πνιινύο δηαθνξεηηθνύο ηύπνπο θπηηάξσλ ηνπ ζώκαηνο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο πξώηκεο δσήο θαη θαηά ηελ αλάπηπμε. Δπηπιένλ, ζε πνιινύο ηζηνύο ρξεζηκεύνπλ σο έλα είδνο ζπζηήκαηνο εζσηεξηθήο επηζθεπήο, δηαηξνύκελα νπζηαζηηθά ρσξίο πεξηνξηζκό γηα ηελ αλαπιήξσζε άιισλ θπηηάξσλ εθόζνλ ην άηνκν ή ην δών είλαη αθόκε δσληαλό. Όηαλ έλα βιαζηηθό θύηηαξν δηαηξείηαη, θάζε λέν θύηηαξν έρεη ηε δπλαηόηεηα είηε λα παξακείλεη βιαζηηθό θύηηαξν είηε γίλεηαη έλαο άιινο ηύπνο θπηηάξνπ κε πην εμεηδηθεπκέλε ιεηηνπξγία, όπσο έλα κπνθύηηαξν, έλα εξπζξό αηκνζθαίξην, ή έλα θύηηαξν ηνπ εγθεθάινπ. Σα βιαζηηθά θύηηαξα δηαθξίλνληαη από άιινπο ηύπνπο θπηηάξσλ από δύν ζεκαληηθά
ραξαθηεξηζηηθά. Καη' αξράο, είλαη κε εμεηδηθεπκέλα θύηηαξα ηθαλά γηα απην-αλαλέσζε κέζσ θπηηαξηθήο δηαίξεζεο, κεξηθέο θνξέο κεηά από καθξέο πεξηόδνπο αδξάλεηαο. Καηά δεύηεξν ιόγν, θάησ από νξηζκέλεο θπζηνινγηθέο ή πεηξακαηηθέο ζπλζήθεο, κπνξνύλ λα επαρζνύλ ώζηε λα γίλνπλ ηζηνύ ή νξγάλνπ-εηδηθά θύηηαξα κε εηδηθέο ιεηηνπξγίεο. ε νξηζκέλα όξγαλα, όπσο ην έληεξν θαη ν κπειόο ησλ νζηώλ, ηα βιαζηηθά θύηηαξα δηαηξνύληαη ηαθηηθά γηα λα επηζθεπάζνπλ θαη λα αληηθαηαζηήζνπλ θαηαπνλεκέλνπο ή θαηεζηξακκέλνπο ηζηνύο. ε άιια όξγαλα, σζηόζν, όπσο ην πάγθξεαο θαη ε θαξδηά, ηα βιαζηηθά θύηηαξα δηαηξνύληαη κόλν θάησ από εηδηθέο ζπλζήθεο. Μέρξη πξόζθαηα, νη επηζηήκνλεο εξγαδόηαλ θπξίσο κε δύν είδε ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ από δώα θαη αλζξώπνπο: εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα θαη κε εκβξπνληθά "ζωκαηηθά" ή "ελήιηθα" βιαζηηθά θύηηαξα. Οη ιεηηνπξγίεο θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά απηώλ ησλ θπηηάξσλ ζα λα εμεγεζνύλ ζε απηό ην έγγξαθν. Οη επηζηήκνλεο αλαθάιπςαλ ηξόπνπο γηα λα απνθνκίζνπλ εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα από πξώηκα έκβξπα πνληηθηώλ ζρεδόλ 30 ρξόληα πξηλ, ην 1981. Η ιεπηνκεξήο κειέηε ηεο βηνινγίαο ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ πνληηθηνύ νδήγεζε ζηελ αλαθάιπςε, ην 1998, κηαο κεζόδνπ απνθόκηζεο βιαζηηθώλ θπηηάξσλ από αλζξώπηλα έκβξπα θαη αλάπηπμεο ησλ θπηηάξσλ ζην εξγαζηήξην. Απηά ηα θύηηαξα νλνκάδνληαη αλζξώπηλα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα. Σα έκβξπα πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζε απηέο ηηο κειέηεο δεκηνπξγήζεθαλ γηα αλαπαξαγσγηθνύο ζθνπνύο κέζσ δηαδηθαζηώλ in vitro γνληκνπνίεζεο. Όηαλ απηά δελ ήηαλ πιένλ απαξαίηεηα γηα ην ζθνπό απηό, δσξίζζεθαλ γηα έξεπλα κε ηε ζπλαίλεζε ηνπ ελεκεξσκέλνπ δόηε. Σν 2006, νη εξεπλεηέο έθαλαλ έλα άιιν επίηεπγκα κε ηελ εληόπηζε ησλ ζπλζεθώλ πνπ ζα επέηξεπαλ νξηζκέλα εμεηδηθεπκέλα ελήιηθα θύηηαξα λα «επαλα-πξνγξακκαηηζηνύλ» γελεηηθά ώζηε λα απνθηήζνπλ κηα θαηάζηαζε πνπ κνηάδεη κε βιαζηνθύηηαξα. Απηόο ν λένο ηύπνο βιαζηηθώλ θπηηάξσλ, πνπ νλνκάδνληαη επαγόκελα πιεηνδύλακα βιαζηνθύηηαξα (IPSCs), ζα ζπδεηεζνύλ ζε κεηαγελέζηεξν ηκήκα απηνύ ηνπ εγγξάθνπ.
Σα βιαζηηθά θύηηαξα είλαη ζεκαληηθά γηα δώληεο νξγαληζκνύο γηα πνιινύο ιόγνπο. ε ηξηώλ σο πέληε εκεξώλ έκβξπν, πνπ νλνκάδεηαη βιαζηνθύζηε, ηα εζσηεξηθά θύηηαξα δίλνπλ γέλεζε ζε νιόθιεξν ην ζώκα ηνπ νξγαληζκνύ, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ πνιιώλ εμεηδηθεπκέλσλ θπηηαξηθώλ ηύπσλ θαη νξγάλσλ όπσο ε θαξδηά, πλεύκνλεο, δέξκα, ζπέξκα, σάξηα θαη άιινη ηζηνί. ε νξηζκέλνπο ελειίθνπο ηζηνύο, όπσο ν κπειόο ησλ νζηώλ, ν κπο θαη ν εγθέθαινο, δηαθξηηνί πιεζπζκνί ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ δεκηνπξγνύλ αληηθαηαζηάηεο γηα θύηηαξα πνπ ράζεθαλ κέζσ θπζηνινγηθήο θζνξάο, δεκίαο ή αζζέλεηαο. Γεδνκέλσλ ησλ κνλαδηθώλ αλαγελλεηηθώλ ηθαλνηήησλ, ηα βιαζηηθά θύηηαξα πξνζθέξνπλ λέεο δπλαηόηεηεο γηα ηε ζεξαπεία αζζελεηώλ, όπσο ν δηαβήηεο θαη νη θαξδηαθέο παζήζεηο. Ωζηόζν, πνιιή δνπιεηά απνκέλεη λα γίλεη ζε εξγαζηήξην θαη θιηληθή ώζηε λα θαηαλνεζεί ν ηξόπνο ρξήζεο απηώλ ησλ θπηηάξσλ γηα θπηηαξν-βαζηζκέλεο ζεξαπείεο ζηε ζεξαπεία αζζελεηώλ, πνπ επίζεο αλαθέξεηαη σο αλαγελλεηηθή ή επαλνξζωηηθή ηαηξηθή. Δξγαζηεξηαθέο κειέηεο ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ δίλνπλ ηε δπλαηόηεηα ζηνπο επηζηήκνλεο λα κάζνπλ γηα ηηο νπζηαζηηθέο ηδηόηεηεο ησλ θπηηάξσλ θαη ηη ηα θάλεη δηαθνξεηηθά από εμεηδηθεπκέλνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο. Οη επηζηήκνλεο ήδε ρξεζηκνπνηνύλ βιαζηηθά θύηηαξα ζην εξγαζηήξην γηα λα δνθηκάζνπλ λέα θάξκαθα θαη λα αλαπηύμνπλ πξόηππα ζπζηήκαηα ώζηε λα κειεηήζνπλ ηε θπζηνινγηθή αλάπηπμε θαη λα πξνζδηνξίζνπλ ηηο αηηίεο ησλ γελλεηηθώλ ειαηησκάησλ. Η έξεπλα πάλσ ζηα βιαζηηθά θύηηαξα ζπλερίδεη λα πξνσζεί ηε γλώζε ζρεηηθά κε ην πώο έλαο νξγαληζκόο αλαπηύζζεηαη από έλα κόλν θύηηαξν θαη πώο πγηή θύηηαξα αληηθαζηζηνύλ θαηεζηξακκέλα θύηηαξα ζε ελήιηθεο νξγαληζκνύο. Η έξεπλα ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ είλαη έλαο από ηνπο πην ζπλαξπαζηηθνύο ηνκείο ηεο ζύγρξνλεο βηνινγίαο, αιιά, όπσο ζπκβαίλεη κε πνιιά δηεπξπλόκελα πεδία ηεο επηζηεκνληθήο αλαδήηεζεο, ε έξεπλα επί ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζέηεη ηόζν επηζηεκνληθά εξσηήκαηα όζν γξήγνξα δεκηνπξγεί λέεο αλαθαιύςεηο.
II. Πνηεο είλαη νη κνλαδηθέο ηδηόηεηεο όιωλ ηωλ βιαζηηθώλ θπηηάξωλ; Σα βιαζηηθά θύηηαξα δηαθέξνπλ από άιινπο ηύπνπο θπηηάξσλ ζην ζώκα. Όια ηα βιαζηηθά θύηηαξα αλεμάξηεηα από ηελ πξνέιεπζή ηνπο έρνπλ ηξεηο γεληθέο ηδηόηεηεο: 1) είλαη ηθαλά γηα δηαίξεζε θαη απην-αλαλέσζε γηα κεγάιεο ρξνληθέο πεξηόδνπο 2) είλαη κεεμεηδηθεπκέλα θαη 3) κπνξνύλ λα δεκηνπξγήζνπλ εμεηδηθεπκέλνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο. Τα βλαζηικά κύηηαπα είναι ικανά να διαιπούνηαι και να αςηο-ανανεώνονηαι για μεγάλερ σπονικέρ πεπιόδοςρ. ε αληίζεζε κε ηα κπνθύηηαξα, ηα θύηηαξα ηνπ αίκαηνο ή ηα λεπξηθά θύηηαξα πνπ θπζηνινγηθά δελ απην-αλαπαξάγνληαη ηα βιαζηηθά θύηηαξα κπνξνύλ λα αλαπαξαρζνύλ πνιιέο θνξέο, ή λα πνιιαπιαζηαζηνύλ. Έλαο ελαξθηήξηνο πιεζπζκόο βιαζηηθώλ θπηηάξσλ πνπ πνιιαπιαζηάδεηαη γηα πνιινύο κήλεο ζην εξγαζηήξην κπνξεί λα απνθέξεη εθαηνκκύξηα θπηηάξσλ. Αλ ηα πξνθύπηνληα θύηηαξα εμαθνινπζνύλ λα είλαη κεεμεηδηθεπκέλα, όπσο ηα γνληθά βιαζηηθά θύηηαξα, ιέγεηαη όηη ηα θύηηαξα είλαη ηθαλά γηα καθξνπξόζεζκε απην-αλαλέωζε. Οη επηζηήκνλεο πξνζπαζνύλ λα θαηαιάβνπλ δύν ζεκειηώδεηο ηδηόηεηεο ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ πνπ ζρεηίδνληαη κε ηε καθξνπξόζεζκε απην-αλαλέσζή ηνπο: Γηαηί ηα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα κπνξνύλ λα πνιιαπιαζηαζηνύλ γηα έλα έηνο ή πεξηζζόηεξν ζην εξγαζηήξην ρσξίο δηαθνξνπνίεζε, αιιά ηα πεξηζζόηεξα κε-εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα (ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα) δελ κπνξνύλ; θαη Πνηνη παξάγνληεο ζηνπο δώληεο νξγαληζκνύο θπζηνινγηθά ξπζκίδνπλ ηνλ πνιιαπιαζηαζκό ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ θαη ηελ απην-αλαλέσζε; Η αλαθάιπςε απαληήζεσλ ζηηο εξσηήζεηο απηέο κπνξεί λα επηηξέςεη λα θαηαλνήζνπκε πώο ξπζκίδεηαη νη θπηηαξηθόο πνιιαπιαζηαζκόο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο
θπζηνινγηθήο εκβξπηθήο αλάπηπμεο ή θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αλώκαιεο θπηηαξηθήο δηαίξεζεο πνπ νδεγεί ζε θαξθίλν. Οη πιεξνθνξίεο απηέο ζα δώζνπλ ηε δπλαηόηεηα επίζεο ζηνπο επηζηήκνλεο λα αλαπηύμνπλ εκβξπνληθά θαη κε-εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα πην απνδνηηθά ζην εξγαζηήξην. Οη εηδηθνί παξάγνληεο θαη ζπλζήθεο πνπ επηηξέπνπλ ζηα βιαζηηθά θύηηαξα λα παξακέλνπλ κε-εμεηδηθεπκέλα έρνπλ κεγάιν ελδηαθέξνλ γηα λα επηζηήκνλεο. Υξεηάζηεθαλ πνιιά ρξόληα δνθηκώλ θαη ιαζώλ γηα λα κάζνπλ λα απνθνκίδνπλ θαη λα δηαηεξνύλ βιαζηηθά θύηηαξα ζην εξγαζηήξην ρσξίο απηά λα δηαθνξνπνηνύληαη απζόξκεηα ζε ζπγθεθξηκέλνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο. Γηα παξάδεηγκα, ρξεηάζηεθαλ δύν δεθαεηίεο γηα λα κάζνπλ πώο λα αλαπηύζζνπλ αλζξώπηλα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα ζην εξγαζηήξην κεηά ηε δεκηνπξγία ζπλζεθώλ γηα ηελ αλάπηπμε βιαζηηθώλ θπηηάξσλ πνληηθηνύ. Δπνκέλσο, λα θαηαλνήζνπλ ηα ζήκαηα ζε έλα ώξηκν νξγαληζκό πνπ θάλνπλ έλα πιεζπζκό βιαζηηθώλ θπηηάξσλ λα πνιιαπιαζηαζζεί θαη παξακείλεη κε-εμεηδηθεπκέλνο έσο όηνπ ηα θύηηαξα είλαη απαξαίηεηα. Οη πιεξνθνξίεο απηέο είλαη δσηηθήο ζεκαζίαο γηα ηνπο επηζηήκνλεο ώζηε λα κπνξέζνπλ λα αλαπηύμνπλ κεγάινπο αξηζκνύο κε-εμεηδηθεπκέλσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζην εξγαζηήξην γηα πεξαηηέξσ πεηξακαηηζκό. Τα βλαζηικά κύηηαπα είναι μη-εξειδικεςμένα. Μία από ηηο βαζηθέο ηδηόηεηεο ελόο βιαζηηθνύ θπηηάξνπ είλαη όηη δελ δηαζέηεη νπνηεζδήπνηε ηζην-εηδηθέο δνκέο πνπ λα ηνπ επηηξέπνπλ λα εθηειέζεη εηδηθεπκέλεο ιεηηνπξγίεο. Γηα παξάδεηγκα, έλα βιαζηηθό θύηηαξν δελ κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη κε ηα γεηηνληθά ηνπ γηα λα αληιήζεη αίκα δηακέζνπ ηνπ ζώκαηνο (όπσο έλα κπνθύηηαξν ηεο θαξδηάο), θαη δελ κπνξεί λα είλαη λα κεηαθέξεη κόξηα νμπγόλνπ κέζσ ηεο θπθινθνξίαο ηνπ αίκαηνο (όπσο έλα εξπζξό αηκνζθαίξην). Ωζηόζν, κεεμεηδηθεπκέλα βιαζηηθά θύηηαξα κπνξνύλ λα δεκηνπξγήζνπλ εμεηδηθεπκέλα θύηηαξα, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ησλ κπνθπηηάξσλ ηεο θαξδηάο, θπηηάξσλ αίκαηνο ή λεπξηθώλ
θπηηάξσλ. Τα βλαζηικά κύηηαπα μποπούν να δημιοςπγήζοςν εξειδικεςμένα κύηηαπα. Όηαλ κεεμεηδηθεπκέλα βιαζηηθά θύηηαξα δεκηνπξγνύλ εμεηδηθεπκέλα θύηηαξα, ε δηαδηθαζία νλνκάδεηαη δηαθνξνπνίεζε. Καζώο δηαθνξνπνηείηαη, ην θύηηαξν ζπλήζσο πεξλά από αξθεηά ζηάδηα, θαζηζηάκελν όιν θαη πην εμεηδηθεπκέλν ζε θάζε βήκα. Οη επηζηήκνλεο κόιηο αξρίδνπλ λα θαηαλννύλ ηα ζήκαηα κέζα θαη έμσ από ηα θύηηαξα πνπ ππξνδνηνύλ θάζε βήκα ηεο δηαδηθαζίαο δηαθνξνπνίεζεο. Σα εζσηεξηθά ζήκαηα ειέγρνληαη από ηα γνλίδηα ελόο θπηηάξνπ, πνπ είλαη δηαζθνξπηζκέλα θαηά κήθνο ησλ καθξώλ αιπζίδσλ ηνπ DNA, θαη κεηαθέξνπλ θσδηθνπνηεκέλεο νδεγίεο γηα όιεο ηηο θπηηαξηθέο δνκέο θαη ιεηηνπξγίεο. Σα εμσηεξηθά ζήκαηα γηα ηελ θπηηαξηθή δηαθνξνπνίεζε πεξηιακβάλνπλ ρεκηθέο νπζίεο πνπ εθθξίλνληαη από άιια θύηηαξα, θπζηθή επαθή κε γεηηνληθά θύηηαξα θαη νξηζκέλα κόξηα ζην κηθξνπεξηβάιινλ. Η αιιειεπίδξαζε ησλ ζεκάησλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαθνξνπνίεζεο θάλεη ην DNA ηνπ θπηηάξνπ λα απνθηήζεη επηγελεηηθά ζεκάδηα πνπ πεξηνξίδνπλ ηελ έθθξαζε ηνπ DNA ζην θύηηαξν θαη κπνξνύλ λα κεηαθεξζνύλ κέζσ θπηηαξηθήο δηαίξεζεο. Παξακέλνπλ πνιιά εξσηήκαηα ζρεηηθά κε ηε δηαθνξνπνίεζε ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ. Γηα παξάδεηγκα, είλαη ηα εζσηεξηθά θαη ηα εμσηεξηθά ζήκαηα γηα ηελ θπηηαξηθή δηαθνξνπνίεζε παξόκνηα γηα όια ηα είδε ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ; πγθεθξηκέλα ζύλνια ζεκάησλ είλαη δπλαηόλ λα ηαπηνπνηεζεί όηη πξνσζνύλ ηελ δηαθνξνπνίεζε ζε ζπγθεθξηκέλνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο; Ο θαζνξηζκόο απηώλ ησλ εξσηεκάησλ κπνξεί λα νδεγήζεη ηνπο επηζηήκνλεο ζην λα βξνπλ λένπο ηξόπνπο γηα ηνλ έιεγρν ηεο δηαθνξνπνίεζεο ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζην εξγαζηήξην, αλαπηύζζνληαο έηζη θύηηαξα ή ηζηνύο πνπ κπνξνύλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ γηα ζπγθεθξηκέλνπο ζθνπνύο, όπσο είλαη νη θπηηαξνβαζηζκέλεο ζεξαπείεο ή ε δνθηκή θαξκάθσλ (screening). Σα ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα ηππηθά δεκηνπξγνύλ ηνπο ηύπνπο θπηηάξσλ ησλ ηζηώλ
όπνπ απνηθνύλ. Γηα παξάδεηγκα, έλα αηκν-παξαγσγό ελήιηθν βιαζηηθό θύηηαξν ζην ην κπειό ησλ νζηώλ θπζηνινγηθά δεκηνπξγεί πνιινύο ηύπνπο θπηηάξσλ αίκαηνο. Δίλαη γεληθά απνδεθηό όηη έλα αηκν-παξαγσγό θύηηαξν ζην ην κπειό ησλ νζηώλ πνπ νλνκάδεηαη αηκνπνηεηηθό βιαζηηθό θύηηαξν δελ κπνξεί λα δεκηνπξγήζεη θύηηαξα πνιύ δηαθνξεηηθνύ ηζηνύ, όπσο ηα λεπξηθά θύηηαξα ηνπ εγθεθάινπ. Πεηξάκαηα ηα ηειεπηαία ρξόληα έρνπλ δηελεξγεζεί γηα λα δείμνπλ όηη βιαζηηθά θύηηαξα από έλα ηζηό κπνξεί λα δεκηνπξγήζνπλ θπηηαξηθνύο ηύπνπο ελόο εληειώο δηαθνξεηηθνύ ηζηνύ. Απηό παξακέλεη κηα πεξηνρή ηεο κεγάιεο δηακάρεο εληόο ηεο εξεπλεηηθήο θνηλόηεηαο. Η αληηπαξάζεζε απηή επηδεηθλύεη ηηο πξνθιήζεηο ηεο κειέηεο ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ θαη ππνδειώλεη όηη είλαη αλαγθαία ζπκπιεξσκαηηθή έξεπλα ησλ ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ γηα λα θαηαλνεζνύλ νη πιήξεηο δπλαηόηεηέο ηνπο σο κειινληηθέο ζεξαπείεο. III. Ση είλαη ηα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα; A. Ποια ζηάδια ηηρ ππώιμηρ εμβπςονικήρ ανάπηςξηρ είναι ζημανηικά για ηη δημιοςπγία εμβπςονικών βλαζηικών κςηηάπων; Σα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα, όπσο ππνδειώλεη ε νλνκαζία ηνπο, πξνέξρνληαη από έκβξπα. Σα πην πνιιά εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα πξνέξρνληαη από έκβξπα πνπ αλαπηύζζνληαη από σάξηα πνπ έρνπλ γνληκνπνηεζεί in vitro ζε κηα θιηληθή in vitro γνληκνπνίεζεο θαη ζηε ζπλέρεηα δσξίδνληαη γηα εξεπλεηηθνύο ζθνπνύο κε ηε ζπλαίλεζε ησλ ελεκεξσκέλσλ δνηώλ. Γεν πξνέξρνληαη από σάξηα γνληκνπνηεκέλα ζην ζώκα κηαο γπλαίθαο. B. Πώρ αναπηύζζονηαι ηα εμβπςονικά βλαζηικά κύηηαπα ζηο επγαζηήπιο; Η αλάπηπμε θπηηάξσλ ζην εξγαζηήξην είλαη γλσζηή σο θπηηαξηθή θαιιηέξγεηα. Σα αλζξώπηλα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα (hescs) δεκηνπξγνύληαη κε ηε κεηαθνξά
θπηηάξσλ από έλα πξν-εκθπηεπηηθνύ-ζηαδίνπ έκβξπν ζε έλα πιαζηηθό εξγαζηεξηαθό θαιιηεξγεηηθό δηζθίν πνπ πεξηέρεη έλα ζξεπηηθό πιηθό γλσζηό σο θαιιηεξγεηηθό κέζν. Σα θύηηαξα δηαηξνύληαη θαη απιώλνληαη ζηελ επηθάλεηα ηνπ δηζθίνπ. Η εζσηεξηθή επηθάλεηα ηνπ θαιιηεξγεηηθνύ δηζθίνπ είλαη ηππηθά επηθαιπκκέλε κε εκβξπνληθά δεξκαηηθά θύηηαξα πνληηθηνύ πνπ έρνπλ ππνζηεί επεμεξγαζία έηζη ώζηε δελ ζα δηαηξεζνύλ. Απηό ην επηθαιππηηθό ζηξώκα θπηηάξσλ νλνκάδεηαη ηξνθνδνηηθή ζηνηβάδα. Σα θύηηαξα ηνπ πνληηθηνύ ζην θάησ κέξνο ηνπ θαιιηεξγεηηθνύ δηζθίνπ παξέρνπλ ζηα θύηηαξα κηα θνιιώδε επηθάλεηα ζηελ νπνία κπνξνύλ λα πξνζθνιιώληαη. Δπίζεο, ηα ηξνθνδνηηθά θύηηαξα ειεπζεξώλνπλ ζξεπηηθά ζπζηαηηθά ζην θαιιηεξγεηηθό κέζν. Οη εξεπλεηέο έρνπλ επηλνήζεη ηξόπνπο γηα λα αλαπηύμνπλ εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα, ρσξίο ηξνθνδνηηθά θύηηαξα πνληηθηνύ. Απηή είλαη κηα ζεκαληηθή επηζηεκνληθή πξόνδνο ιόγσ ηνπ θηλδύλνπ όηη ηνί ή άιια καθξνκόξηα ζηα θύηηαξα ηνπ πνληηθηνύ ζα κπνξνύζαλ λα δηαβηβαζζνύλ ζηα αλζξώπηλα θύηηαξα. Η δηαδηθαζία ηεο δεκηνπξγίαο κηαο γξακκήο εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ είλαη θάπσο αλαπνηειεζκαηηθή, έηζη δελ παξάγνληαη γξακκέο θάζε θνξά πνπ ηα θύηηαξα από ην πξν-εκθπηεπηηθνύ-ζηαδίνπ έκβξπν ηνπνζεηνύληαη ζε θαιιηεξγεηηθό δηζθίν. Ωζηόζν, εάλ ηα επηζηξσκέλα θύηηαξα επηβηώζνπλ, δηαηξεζνύλ θαη πνιιαπιαζηαζζνύλ αξθεηά ώζηε λα ζπλσζηηζζνύλ ζην δηζθίν, αθαηξνύληαη απαιά θαη επηζηξώλνληαη ζε κεξηθά λέα θαιιηεξγεηηθά δηζθία. Η δηαδηθαζία ηεο επαλα-επίζηξσζεο ή ππνθθαιηέξγεηαο ησλ θπηηάξσλ επαλαιακβάλεηαη πνιιέο θνξέο θαη γηα πνιινύο κήλεο. Κάζε θύθινο ππνθαιιηέξγεηαο ησλ θπηηάξσλ αλαθέξεηαη σο κηα δηέιεπζε. Μόιηο ε θπηηαξηθή γξακκή θαζηεξσζεί, ηα πξσηαξρηθά θύηηαξα απνδίδνπλ εθαηνκκύξηα εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ. Σα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα πνπ έρνπλ πνιιαπιαζηαζζεί ζηελ θπηηαξηθή θαιιηέξγεηα γηα έμη ή πεξηζζόηεξνπο κήλεο ρσξίο δηαθνξνπνίεζε, είλαη πιεηνδύλακα, θαη εκθαλίδνληαη γελεηηθά θπζηνινγηθά, αλαθέξνληαη σο κηα γξακκή εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ
θπηηάξωλ. ε νπνηνδήπνηε ζηάδην ηεο δηαδηθαζίαο, παξηίδεο θπηηάξσλ κπνξνύλ λα θαηαςπρζνύλ θαη λα δηνρεηεπζνύλ πξνο άιια εξγαζηήξηα γηα πεξαηηέξσ θαιιηέξγεηα θαη πεηξακαηηζκό. Γ. Τι επγαζηηπιακέρ δοκιμέρ σπηζιμοποιούνηαι για ηην ηαςηοποίηζη ηων εμβπςονικών βλαζηικών κςηηάπων; ε δηάθνξα ζεκεία θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαδηθαζίαο παξαγσγήο εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ, νη επηζηήκνλεο εμεηάδνπλ ηα θύηηαξα γηα λα δνπλ αλ επηδεηθλύνπλ ηηο ζεκειηώδεηο ηδηόηεηεο πνπ ηα θαζηζηνύλ εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα. Απηή ε δηαδηθαζία νλνκάδεηαη ραξαθηεξηζκόο. Οη επηζηήκνλεο πνπ κειεηνύλ αλζξώπηλα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα δελ έρνπλ αθόκε ζπκθσλήζεη ζε έλα ηππνπνηεκέλν ζύλνιν εμεηάζεσλ πνπ κεηξνύλ ηηο ζεκειηώδεηο ηδηόηεηεο ησλ θπηηάξσλ. Ωζηόζν, εξγαζηήξηα πνπ αλαπηύζζνπλ αλζξώπηλεο γξακκέο εκβξπνληθώλ βιαζηνθπηηάξσλ ρξεζηκνπνηνύλ δηάθνξα είδε δνθηκαζηώλ, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ: Αλάπηπμε θαη ππνθαιιηέξγεηα ησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ γηα πνιινύο κήλεο. Απηό εμαζθαιίδεη όηη ηα θύηηαξα είλαη ηθαλά γηα καθξνπξόζεζκε αλάπηπμε θαη απην-αλαλέσζε. Οη επηζηήκνλεο επηζεσξνύλ ηηο θαιιηέξγεηεο κέζσ ελόο κηθξνζθνπίνπ γηα λα δνπλ όηη ηα θύηηαξα θαίλνληαη πγηή θαη παξακέλνπλ αδηαθνξνπνίεηα. Υξεζηκνπνίεζε ζπγθεθξηκέλσλ ηερληθώλ γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο παξνπζίαο κεηαγξαθηθώλ παξαγόλησλ πνπ ηππηθά παξάγνληαη από αδηαθνξνπνίεηα θύηηαξα. Γύν από ηνπο πην ζεκαληηθνύο κεηαγξαθηθνύο παξάγνληεο είλαη ν Nanog θαη Oct4. Οη κεηαγξαθηθνί παξάγνληεο
βνεζνύλ ζηελ ελεξγνπνίεζε θαη απελεξγνπνίεζε γνληδίωλ ζηε ζσζηή ζηηγκή, πνπ είλαη έλα ζεκαληηθό κέξνο ησλ δηαδηθαζηώλ θπηηαξηθήο δηαθνξνπνίεζεο θαη εκβξπνληθήο αλάπηπμεο. ηελ πεξίπησζε απηή, ηόζν ν Oct4 όζν θαη ν Nanog ζρεηίδνληαη κε ηε δηαηήξεζε ηεο βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζε κηα αδηαθνξνπνίεηε θαηάζηαζε, ηθαλώλ γηα απην-αλαλέσζε. Υξεζηκνπνίεζε ζπγθεθξηκέλσλ ηερληθώλ γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο παξνπζίαο εηδηθώλ θπηηαξηθώλ επηθαλεηαθώλ δεηθηώλ πνπ ηππηθά παξάγνληαη από αδηαθνξνπνίεηα θύηηαξα. Δμέηαζε ησλ ρξσκνζσκάησλ θάησ από κηθξνζθόπην. Απηή είλαη κηα κέζνδνο εθηίκεζεο ηνπ θαηά πόζνλ ηα ρξσκνζώκαηα είλαη θαηεζηξακκέλα ή εάλ έρεη αιιάμεη ν αξηζκόο ησλ ρξσκνζσκάησλ. Γελ αληρλεύεη γελεηηθέο κεηαιιάμεηο ζηα θύηηαξα. Πξνζδηνξηζκόο ηνπ θαηά πόζνλ ηα θύηηαξα κπνξνύλ λα επαλαλαπηπρζνύλ, ή λα ππνθαιιηεξγεζνύλ, κεηά από θαηάςπμε, απόςπμε θαη επαλεπίζηξσζε. Δμέηαζε ηνπ θαηά πόζνλ ηα αλζξώπηλα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα είλαη πιεηνδύλακα 1) επηηξέπνληαο ζηα θύηηαξα λα δηαθνξνπνηεζνύλ απζόξκεηα ζηελ θπηηαξηθή θαιιηέξγεηα 2) ρεηξηδόκελνη ηα θύηηαξα έηζη ώζηε λα δηαθνξνπνηεζνύλ γηα λα ζρεκαηίζνπλ θύηηαξα ραξαθηεξηζηηθά ησλ ηξηώλ βιαζηηθώλ ζηνηβάδωλ ή 3) εγρένληαο ηα θύηηαξα ζε έλα πνληίθη κε θαηαζηαικέλν αλνζνπνηεηηθό ζύζηεκα ώζηε λα εμεηαζζεί ν ζρεκαηηζκόο ελόο θαινήζνπο όγθνπ πνπ νλνκάδεηαη ηεξάηωκα. Γεδνκέλνπ όηη ην αλνζνπνηεηηθό ζύζηεκα ηνπ πνληηθηνύ είλαη θαηαζηαικέλν, ηα εγρεόκελα αλζξώπηλα βιαζηηθά θύηηαξα δελ απνξξίπηνληαη από ην αλνζνπνηεηηθό ζύζηεκα ηνπ πνληηθηνύ θαη νη
επηζηήκνλεο κπνξνύλ λα παξαηεξήζνπλ ηελ αλάπηπμε θαη δηαθνξνπνίεζε ησλ αλζξώπηλσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ. Σα ηεξαηώκαηα ηππηθά πεξηέρνπλ έλα κείγκα πνιιώλ δηαθνξνπνηεκέλσλ ή ελ κέξεη δηαθνξνπνηεκέλσλ θπηηαξηθώλ ηύπσλ κηα έλδεημε όηη ηα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα είλαη ηθαλά λα δηαθνξνπνηεζνύλ ζε πνιινύο ηύπνπο θπηηάξσλ. Δ. Πώρ διεγείπονηαι ηα εμβπςονικά βλαζηικά κύηηαπα για να διαθοποποιηθούν; Όζν δηάζηεκα ηα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα ζηελ θαιιηέξγεηα αλαπηύζζνληαη θάησ από θαηάιιειεο ζπλζήθεο, παξακέλνπλ αδηαθνξνπνίεηα (κε-εμεηδηθεπκέλα). Αιιά εάλ επηηξαπεί ζηα θύηηαξα λα ζπζζσξεπηνύλ ώζηε λα ζρεκαηίζνπλ εκβξπνεηδή ζωκάηηα, αξρίδνπλ λα δηαθνξνπνηνύληαη απζόξκεηα. Μπνξεί λα ζρεκαηίζνπλ κπτθά θύηηαξα, λεπξηθά θύηηαξα θαη πνιινύο άιινπο ηύπνπο θπηηάξσλ. Μνινλόηη ε απζόξκεηε δηαθνξνπνίεζε είλαη κηα θαιή έλδεημε όηη κηα θαιιηέξγεηα εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ είλαη πγηήο, ε δηαδηθαζία είλαη αλεμέιεγθηε θαη ζπλεπώο είλαη κηα αλαπνηειεζκαηηθή ζηξαηεγηθή γηα ηελ παξαγσγή θαιιηεξγεηώλ ζπγθεθξηκέλσλ θπηηαξηθώλ ηύπσλ. Έηζη, γηα ηε δεκηνπξγία θαιιηεξγεηώλ εηδηθώλ ηύπσλ δηαθνξνπνηεκέλσλ θπηηάξσλ κπνθύηηαξα θαξδηάο, θύηηαξα αίκαηνο ή λεπξηθά θύηηαξα, γηα παξάδεηγκα νη επηζηήκνλεο πξνζπαζνύλ λα ειέγμνπλ ηε δηαθνξνπνίεζε ησλ εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ. Αιιάδνπλ ηε ρεκηθή ζύλζεζε ηνπ θαιιηεξγεηηθνύ κέζνπ, κεηαβάιινπλ ηελ επηθάλεηα ηνπ θαιιηεξγεηηθνύ δηζθίνπ, ή ηξνπνπνηνύλ ηα θύηηαξα κε ηελ εηζαγσγή ησλ ζπγθεθξηκέλσλ γνληδίσλ. Μέζσ εηώλ πεηξακαηηζκνύ, νη επηζηήκνλεο έρνπλ θαζηεξώζεη νξηζκέλα βαζηθά πξσηόθνιια ή "ζπληαγέο" γηα ηελ θαηεπζπλόκελε δηαθνξνπνίεζε ησλ εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζε νξηζκέλνπο εηδηθνύο θπηηαξηθνύο ηύπνπο (ζρήκα 1). (Γηα επηπιένλ παξαδείγκαηα θαηεπζπλόκελεο δηαθνξνπνίεζεο ησλ εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ,
αλαηξέμηε ζηηο αλαθνξέο βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ηνπ Ν.Ι.Η πνπ είλαη δηαζέζηκεο ζην http://stemcells.nih.gov/info/2006report/ θαη http://stemcells.nih.gov/info/2001report/2001report.htm. Σσήμα 1. Καηεςθςνόμενη διαθοποποίηζη ηων εμβπςονικών βλαζηικών κςηηάπων πονηικιού. Δάλ νη επηζηήκνλεο θαηεπζύλνπλ αμηόπηζηα ηελ δηαθνξνπνίεζε ησλ εκβξπνληθώλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζε ζπγθεθξηκέλνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο, ίζσο κπνξέζνπλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ηα πξνθύπηνληα, δηαθνξνπνηεκέλα θύηηαξα γηα ηε ζεξαπεία νξηζκέλσλ
αζζελεηώλ ζην κέιινλ. Αζζέλεηεο πνπ ζα κπνξνύζαλ λα αληηκεησπηζζνύλ κε κεηακόζρεπζε θπηηάξσλ πνπ δεκηνπξγήζεθαλ από αλζξώπηλα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα πεξηιακβάλνπλ ην δηαβήηε, ηξαπκαηηθή βιάβε λσηηαίνπ κπεινύ, κπτθή δπζηξνθία Duchenne, θαξδηαθέο παζήζεηο, θαη απώιεηα όξαζεο θαη αθνήο. IV. Ση είλαη ηα ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα; Έλα ελήιηθν βιαζηηθό θύηηαξν ζεσξείηαη όηη είλαη έλα αδηαθνξνπνίεην θύηηαξν, πνπ βξίζθεηαη κεηαμύ δηαθνξνπνηεκέλσλ θπηηάξσλ ζε έλα ηζηό ή όξγαλν ηα νπνία κπνξνύλ λα απην-αλαλεσζνύλ θαη λα δηαθνξνπνηεζνύλ ώζηε λα απνδώζνπλ νξηζκέλνπο ή όινπο ηνπο θύξηνπο ηύπνπο εμεηδηθεπκέλσλ θπηηάξσλ ηνπ ηζηνύ ή νξγάλνπ. Οη πξσηεύνληεο ξόινη ησλ ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζε έλα δώληα νξγαληζκό είλαη λα δηαηεξνύλ θαη λα επηδηνξζώλνπλ ηνλ ηζηό ζην νπνίνλ βξίζθνληαη. Οη επηζηήκνλεο επίζεο ρξεζηκνπνηνύλ ηνλ όξν ζωκαηηθά βιαζηηθά θύηηαξα αληί ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα, όπνπ ην ζσκαηηθά αλαθέξεηαη ζε θύηηαξα ηνπ νξγαληζκνύ (όρη ζε γελλεηηθά θύηηαξα, ζπέξκα ή σάξηα). ε αληίζεζε κε ηα εκβξπνληθά βιαζηηθά θύηηαξα, πνπ θαζνξίδνληαη από ηελ θαηαγσγή ηνπο (θύηηαξα από πξνεκθπηεπηηθνύ-ζηαδίνπ έκβξπν), ε θαηαγσγή ησλ ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζε νξηζκέλνπο ώξηκνπο ηζηνύο είλαη αθόκα ππό έξεπλα. Η έξεπλα πάλσ ζηα ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα δεκηνύξγεζε κεγάιν ελζνπζηαζκό. Οη επηζηήκνλεο έρνπλ βξεη ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα ζε πνιύ πεξηζζόηεξνπο ηζηνύο από ό,ηη ζεσξνύζαλ πηζαλό. Σν εύξεκα απηό έρεη νδεγήζεη ηνπο εξεπλεηέο θαη ηνπο θιηληθνύο ηαηξνύο λα αλαξσηεζνύλ αλ ηα ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα κπνξνύζαλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ γηα κεηακνζρεύζεηο. ηελ πξαγκαηηθόηεηα, ηα ελήιηθα αηκνπνηεηηθά, ή αηκνπαξαγσγά, βιαζηηθά θύηηαξα από ην κπειό ησλ νζηώλ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ζε κεηακνζρεύζεηο εδώ θαη 40 ρξόληα. Οη επηζηήκνλεο έρνπλ ηώξα απνδεηθηηθά ζηνηρεία όηη ππάξρνπλ βιαζηηθά θύηηαξα ζηνλ εγθέθαιν θαη ηελ θαξδηά. Δάλ ε δηαθνξνπνίεζε ησλ ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ κπνξεί
λα ειεγρζεί ζην εξγαζηήξην, απηά ηα θύηηαξα κπνξεί λα θαηαζηνύλ ε βάζε ησλ βαζηζκέλσλ ζηε κεηακόζρεπζε ζεξαπεηώλ. Η ηζηνξία ηεο έξεπλαο ζηα ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα μεθίλεζε πξηλ από 50 ρξόληα πεξίπνπ. Σε δεθαεηία ηνπ 1950, νη εξεπλεηέο αλαθάιπςαλ όηη ν κπειόο ησλ νζηώλ πεξηέρεη ηνπιάρηζηνλ δύν είδε βιαζηηθώλ θπηηάξσλ. Έλαο πιεζπζκόο, νλνκαδόκελνο αηκνπνηεηηθά βιαζηηθά θύηηαξα, ζρεκαηίδεη όινπο ηνπο ηύπνπο θπηηάξσλ αίκαηνο ζην ζώκα. Έλαο δεύηεξνο πιεζπζκόο, νλνκαδόκελνο ζηξωκαηηθά βιαζηηθά θύηηαξα ηνπ κπεινύ ηωλ νζηώλ (πνπ νλνκάδεηαη επίζεο κεζεγρπκαηηθά βιαζηηθά θύηηαξα, ή ζθειεηηθά βιαζηηθά θύηηαξα από νξηζκέλνπο) αλαθαιύθζεθε κεξηθά ρξόληα αξγόηεξα. Απηά ηα κε αηκνπνηεηηθά βιαζηηθά θύηηαξα ζπλζέηνπλ έλα κηθξό κέξνο ηνπ πιεζπζκνύ ησλ ζηξωκαηηθώλ θπηηάξωλ ζην κπειό ησλ νζηώλ, θαη κπνξνύλ λα δεκηνπξγήζνπλ νζηό, ρόλδξν, ιίπνο, θύηηαξα πνπ ππνζηεξίδνπλ ην ζρεκαηηζκό αίκαηνο, θαη ηλώδε ζπλδεηηθό ηζηό. ηε δεθαεηία ηνπ 1960, επηζηήκνλεο νη νπνίνη κειεηνύζαλ αξνπξαίνπο αλαθάιπςαλ δύν πεξηνρέο ηνπ εγθεθάινπ πνπ πεξηείραλ δηαηξνύκελα θύηηαξα πνπ ηειηθά γηλόηαλ λεπξηθά θύηηαξα. Παξά απηέο ηηο αλαθνξέο, νη πεξηζζόηεξνη επηζηήκνλεο πίζηεπαλ όηη ν ελήιηθνο εγθέθαινο δελ ζα κπνξνύζε λα δεκηνπξγήζεη λέα λεπξηθά θύηηαξα. Γελ ήηαλ παξά κόλν ηε δεθαεηία ηνπ 1990 πνπ νη επηζηήκνλεο ζπκθώλεζαλ όηη ν ελήιηθνο εγθέθαινο πεξηέρεη βιαζηηθά θύηηαξα πνπ είλαη ζε ζέζε λα δεκηνπξγήζνπλ ηνπο ηξεηο κείδνλεο θπηηαξηθνύο ηύπνπο ηνπ εγθεθάινπ αζηξνθύηηαξα θαη νιηγνδελδξνθύηηαξα, πνπ είλαη κε λεπξσληθά θύηηαξα, θαη λεπξώλεο ή λεπξηθά θύηηαξα. πόλορ ηοςρ; A. Πού βπέθηκαν ενήλικα βλαζηικά κύηηαπα, και ποιορ είναι ο θςζιολογικόρ Δλήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα έρνπλ εληνπηζζεί ζε πνιιά όξγαλα θαη ηζηνύο,
ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηνπ εγθεθάινπ, ηνπ κπεινύ ησλ νζηώλ, ηνπ πεξηθεξηθνύ αίκαηνο, ησλ αηκνθόξσλ αγγείσλ, ζθειεηηθνύ κπόο, δέξκαηνο, δνληηώλ, θαξδηάο, εληέξνπ, ήπαηνο, σνζεθηθνύ επηζειίνπ θαη όξρεσλ. Θεσξήζεθαλ όηη δηακέλνπλ ζε κηα ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή ηνπ θάζε ηζηνύ (πνπ νλνκάδεηαη "θσιεά βιαζηηθώλ θπηηάξσλ"). ε πνιινύο ηζηνύο, ηα ηξέρνληα απνδεηθηηθά ζηνηρεία δείρλνπλ όηη νξηζκέλνη ηύπνη βιαζηηθώλ θπηηάξσλ είλαη πεξηθύηηαξα, θύηηαξα πνπ ζπλζέηνπλ ηελ εμώηαηε ζηνηβάδα ησλ κηθξώλ αηκαγγείσλ. Σα βιαζηηθά θύηηαξα κπνξεί λα παξακέλνπλ ήξεκα (κε-δηαηξνύκελα) γηα κεγάια ρξνληθά δηαζηήκαηα έσο όηνπ ελεξγνπνηεζνύλ από κηα θπζηνινγηθή αλάγθε γηα πεξηζζόηεξα θύηηαξα ώζηε λα δηαηεξεζνύλ νη ηζηνί θαηά ηελ εμέιημε αζζέλεηαο ή ηζηηθήο βιάβεο. Σππηθά, ππάξρεη έλαο πνιύ κηθξόο αξηζκόο βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζε θάζε ηζηό, θαη κόιηο αθαηξεζνύλ από ην ζώκα, ε ηθαλόηεηά ηνπο λα δηαηξνύληαη είλαη πεξηνξηζκέλε, δπζθνιεύνληαο ηε δεκηνπξγία κεγάισλ πνζνηήησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ. Οη επηζηήκνλεο ζε πνιιά εξγαζηήξηα πξνζπαζνύλ λα βξνπλ θαιύηεξνπο ηξόπνπο γηα λα αλαπηύμνπλ κεγάιεο πνζόηεηεο ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ ζηελ θπηηαξηθή θαιιηέξγεηα θαη λα ηα ρεηξηζηνύλ γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ζπγθεθξηκέλνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο έηζη ώζηε λα κπνξέζνπλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ γηα ηε ζεξαπεία βιάβεο ή αζζέλεηαο. Μεξηθά παξαδείγκαηα πηζαλώλ ζεξαπεηώλ πεξηιακβάλνπλ ηελ αλαγέλλεζε νζηνύ ρξεζηκνπνηώληαο θύηηαξα πνπ πξνέξρνληαη από ην ζηξώκα ηνπ κπεινύ ησλ νζηώλ, ηελ αλάπηπμε θπηηάξσλ πνπ παξάγνπλ ηλζνπιίλε γηα ην δηαβήηε ηύπνπ 1 θαη ηελ επηδηόξζσζε ηνπ θαηεζηξακκέλνπ θαξδηαθνύ κπόο κεηά από θαξδηαθή πξνζβνιή κε θαξδηαθά κπνθύηηαξα. κςηηάπων; B. Τι δοκιμέρ σπηζιμοποιούνηαι για ηην ηαςηοποίηζη ηων ενηλίκων βλαζηικών Οη επηζηήκνλεο ζπρλά ρξεζηκνπνηνύλ κία ή πεξηζζόηεξεο από ηηο αθόινπζεο κεζόδνπο γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ησλ ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ: (1) καξθάξνπλ ηα
θύηηαξα ζε έλα δσληαλό ηζηό κε κνξηαθνύο δείθηεο θαη θαηόπηλ πξνζδηνξίδνπλ ηνπο ηύπνπο εμεηδηθεπκέλσλ θπηηάξσλ πνπ δεκηνπξγνύλ (2) αθαηξνύλ ηα θύηηαξα από έλα ελ δσή δών, ηα καξθάξνπλ ζε θπηηαξν-θαιιηέξγεηα θαη ηα κεηακνζρεύνπλ πίζσ ζε έλα άιιν δών γηα λα πξνζδηνξίζνπλ αλ ηα θύηηαξα αληηθαηαζηήζνπλ (ή "επαλαπνηθίζνπλ") ζηνπο ηζηνύο πξνέιεπζεο. Κπξίσο, πξέπεη λα απνδεηρζεί όηη έλα κόλν ελήιηθν βιαζηηθό θύηηαξν κπνξεί λα δεκηνπξγήζεη κηα γξακκή γελεηηθώο νκνίσλ θπηηάξσλ πνπ ζηε ζπλέρεηα δίλεη όινπο ηνπο θαηάιιεινπο ηύπνπο δηαθνξνπνηεκέλσλ θπηηάξσλ ηνπ ηζηνύ. Γηα λα επηβεβαηώζνπλ πεηξακαηηθά όηη έλα εηθαδόκελν ελήιηθν βιαζηηθό θύηηαξν είλαη πξάγκαηη έλα βιαζηηθό θύηηαξν, νη επηζηήκνλεο ηείλνπλ λα δείρλνπλ είηε όηη ην θύηηαξν κπνξεί λα δίλεη απηά ηα γελεηηθά όκνηα θύηηαξα ζηελ θαιιηέξγεηα, ή/θαη όηη έλαο θεθαζαξκέλνο πιεζπζκόο απηώλ ησλ ππνςήθησλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ κπνξεί λα επαλαπνηθίζεη ή λα αλαζρεκαηίζεη ηνλ ηζηό κεηά από κεηακόζρεπζε ζε έλα δών. κςηηάπων; Γ. Τι είναι γνωζηό ζσεηικά με ηη διαθοποποίηζη ηων ενηλίκων βλαζηικών Όπσο αλαθέξζεθε αλσηέξσ, νη επηζηήκνλεο έρνπλ αλαθέξεη όηη ηα ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα ππάξρνπλ ζε πνιινύο ηζηνύο θαη όηη απηά εηζέξρνληαη ζε θπζηνινγηθέο δηαβάζεηο δηαθνξνπνίεζεο γηα λα ζρεκαηίζνπλ ηνπο εμεηδηθεπκέλνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο ηνπ ηζηνύ εληόο ηνπ νπνίνπ απνηθνύλ. Γιαβάζειρ θςζιολογικήρ διαθοποποίηζηρ ηων ενηλίκων βλαζηικών κςηηάπων. ε έλα ελ δσή δών, ηα ελήιηθα βιαζηηθά θύηηαξα είλαη ηθαλά λα δηαηξνύληαη γηα καθξό ρξνληθό δηάζηεκα, όηαλ απαηηείηαη, θαη κπνξνύλ λα δώζνπλ ώξηκνπο θπηηαξηθνύο ηύπνπο πνπ έρνπλ ραξαθηεξηζηηθά ζρήκαηα θαη εμεηδηθεπκέλεο δνκέο θαη ιεηηνπξγίεο ελόο ζπγθεθξηκέλνπ
ηζηνύ. Σα αθόινπζα είλαη παξαδείγκαηα δηαβάζεσλ δηαθνξνπνίεζεο ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ (ζρήκα 2) πνπ έρνπλ θαηαδεηρζεί in vitro ή in vivo. Σσήμα 2. Γιαθοποποίηζη αιμοποιηηικού και ζηπωμαηικού βλαζηικού κςηηάπος. Σα αηκνπνηεηηθά βιαζηηθά θύηηαξα νδεγνύλ ζε όινπο ηνπο ηύπνπο θπηηάξσλ αίκαηνο: εξπζξά αηκνζθαίξηα, Β ιεκθνθύηηαξα, T ιεκθνθύηηαξα, θύηηαξα θπζηθνύο θνλείο, νπδεηεξόθηια, βαζεόθηια, εσζηλόθηια, κνλνθύηηαξα θαη καθξνθάγα. Σα κεζεγρπκαηηθά βιαζηηθά θύηηαξα έρνπλ αλαθεξζεί όηη βξίζθνληαη ζε πνιινύο ηζηνύο. Δθείλα από ην κπειό ησλ νζηώλ (ζηξσκαηηθά βιαζηηθά θύηηαξα ηνπ κπεινύ ησλ νζηώλ, ζθειεηηθά βιαζηηθά θύηηαξα) νδεγνύλ ζε κηα πνηθηιία θπηηαξηθώλ ηύπσλ: νζηηθά θύηηαξα (νζηενβιάζηεο θαη νζηενθύηηαξα), θύηηαξα ρόλδξνπ (ρνλδξνθύηηαξα), θύηηαξα ιίπνπο (ιηπνθύηηαξα) θαη ζηξσκαηηθά θύηηαξα πνπ
ππνζηεξίδνπλ ην ζρεκαηηζκό αίκαηνο. Ωζηόζν, δελ είλαη αθόκα ζαθέο πώο παξόκνηα ή αλόκνηα κεζεγρπκαηηθά θύηηαξα πνπ πξνέξρνληαη από πεγέο εθηόο ηνπ κπεινύ ησλ νζηώλ είλαη κε εθείλα από ην ζηξώκα ηνπ κπεινύ ησλ νζηώλ. Σα Νεπξωληθά βιαζηηθά θύηηαξα ζηνλ εγθέθαιν νδεγνύλ ζηνπο ηξεηο κείδνλεο θπηηαξηθνύο ηύπνπο ηνπ: λεπξηθά θύηηαξα (λεπξώλεο) θαη δύν θαηεγνξίεο κε λεπξσληθώλ θπηηάξσλ αζηξνθύηηαξα θαη νιηγνδελδξνθύηηαξα. Σα επηζειηαθά βιαζηηθά θύηηαξα ζηελ επέλδπζε ηνπ πεπηηθνύ ζσιήλα βξίζθνληαη ζε βαζηέο θξύπηεο θαη νδεγνύλ ζε αξθεηνύο ηύπνπο θπηηάξσλ: απνξξνθεηηθά θύηηαξα, θαιπθνεηδή θύηηαξα, θύηηαξα Paneth θαη ηα εληεξνελδνθξηλή θύηηαξα. Σα βιαζηηθά θύηηαξα δέξκαηνο βξίζθνληαη ζηε βαζηθή ζηνηβάδα ηεο επηδεξκίδαο θαη ζηε βάζε ησλ ηξηρνζπιαθίσλ. Σα επηδεξκηθά βιαζηηθά θύηηαξα νδεγνύλ ζε θεξαηηλνθύηηαξα, ηα νπνία κεηαλαζηεύνπλ πξνο ηελ επηθάλεηα ηνπ δέξκαηνο θαη ζρεκαηίδνπλ κηα πξνζηαηεπηηθή ζηνηβάδα. Σα ζπιαθνεηδή βιαζηηθά θύηηαξα νδεγνύλ ηόζν ζε ηξηρνζπιάθηα όζν θαη ζε επηδεξκίδα. Τπανζδιαθοποποίηζη. Έλαο αξηζκόο πεηξακάησλ έρεη αλαθέξεη όηη νξηζκέλνη ηύπνη ελειίθσλ βιαζηηθώλ θπηηάξσλ κπνξνύλ λα δηαθνξνπνηεζνύλ ζε θπηηαξηθνύο ηύπνπο πνπ θαίλνληαη ζε όξγαλα ή ηζηνύο εθηόο εθείλσλ ησλ αλακελόκελσλ από ηελ πξνβιεπόκελε γελεαινγία ησλ θπηηάξσλ (δειαδή, βιαζηηθά θύηηαξα εγθεθάινπ πνπ δηαθνξνπνηνύληαη ζε θύηηαξα αίκαηνο ή αηκνπαξαγσγά θύηηαξα πνπ δηαθνξνπνηνύληαη ζε θύηηαξα θαξδηαθνύ κπόο, θαη νύησ θαζεμήο). Απηό ην αλαθεξζέλ θαηλόκελν νλνκάδεηαη ηξαλζδηαθνξνπνίεζε.