• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • WIDEO: Komórki krwi przekształcone w bijące miocyty

    27.06.2011. 13:45
    opublikowane przez: Szymon Pitek

    Naukowcy z Instytutu Inżynierii Komórkowej im. Johnsa Hopkinsa opracowali prostszą, tańszą i bardziej uniwersalną metodę przekształcania komórek. Technika jest lepsza, ponieważ nie wymaga korzystania z pośrednictwa wirusów.

    Doktor Elias Zambidis, lider badaczy pracujących przy projekcie, tak mówi o odkryciu: "Wcześniej wielu naukowców myślało, że bezwirusowa metoda przekształcania komórek krwi w funkcjonalne, bijące komórki mięśnia sercowego jest poza zasięgiem, lecz my znaleźliśmy sposób, by dokonać tego z bardzo dużą efektywnością i chcemy, by inne zespoły badawcze przetestowały ten sposób w swoich laboratoriach". Jednocześnie zastrzega, że miocyty nie są jeszcze gotowe, by testować je na ludziach.

    By przekształcić komórki macierzyste pobrane z jednego źródła (np. krwi) i przekształcić w zupełnie inne (np. mięśniowe), zazwyczaj wykorzystuje się wirusy - transportują pakiety genów i zamieniają pierwotną komórkę w macierzystą. Jednak posiadają one dużą tendencję do mutowania przesyłanych genów i mogą powodować powstawanie nowotworów w docelowych komórkach. Następnie komórki macierzyste przebywając w otoczeniu komórek docelowych ulegają przemianie - proces jest jednak długotrwały, kosztowny i narażony na błędy; nie jest możliwe również jego standaryzowanie - każde laboratorium i pracownia posługują się własnymi przepisami.

    By ominąć tą trudność, postanowiono zwrócić się ku plazmidom - kolistym cząsteczkom DNA, swobodnie replikującym się w komórce, a ostatecznie podlegającym degradacji. Opracowano również uniwersalny przepis na warunki hodowli komórek - sprawdził się dla jedenastu różnych linii komórkowych.

    Badania rozpoczęły się od szczegółowej analizy kilkudziesięciu publikacji dotyczących hodowli komórek mięśnia sercowego. Wyróżniono 48 zmiennych wpływających na proces (m.in. użyte bufory, enzymy, pożywki, czas trwania różnorakich procesów, wielkość próby itd.). Po przetestowaniu setek kombinacji tych czynników, za kluczowe uznano od 4 do 9 z nich. Bezpośrednim efektem projektu było uproszczenie i obniżenie kosztów hodowli - opracowano najefektywniejszą mieszaninę wzrostową wraz ze skryptem hodowli. Pośrednio, w zakresie etycznym, przybliża moment uniezależnienia od komórek pochodzących z ludzkich zygot.

    Eksperyment rozpoczął plazmidowy transfer pakietu siedmiu genów. Impuls elektryczny spowodował powstanie malutkich otworów w błonie komórek krwi, przez które plazmidy mogły swobodnie przedostać się do ich wnętrza. Gdy już znajdowały się w środku, pobudziły komórki do przejścia w bardziej pierwotne stadium rozwoju, które może dawać początek komórkom różnego typu. Tak otrzymany produkt poddano procesowi hodowli, zoptymalizowanemu dla miocytów. Ostatni etap obejmował inkubację komórek w środowisku o czterokrotnie obniżonym stężeniu tlenu, niż w warunkach standardowych - ma to naśladować środowisko w jakim rozwija się płód, a jego komórki ulegają specjalizacji.

    Dziewięć dni później, przekształcanie się zakończyło, owocując bijącymi komórkami sercowymi, o rytmie charakterystycznym dla serca człowieka - zarejestrowano je na filmie wideo, który zamieszczamy na końcu tekstu.

    Wydajność metody oszacowano "ręcznie", licząc pod mikroskopem każdy miocyt. Dla każdej z 11 linii komórek, na wszystkich szalkach uzyskano średnią 94,5% przekształconych komórek. "Większość naukowców uzyskuje wydajność rzędu 10%, i to gdy mają szczęście" podsumowuje Zambidis.

    Źródło: EurekAlert!


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Komórki satelitarne – komórki macierzyste mięśni szkieletowych. Powstają z mioblastów, które nie zlały się do roboczych komórek mięśniowych, lecz ściśle do nich przylegają. U dorosłego człowieka ich jądra stanowią ok. 5% jąder komórek mięśniowych. Uaktywniają się przy uszkodzeniu lub trenowaniu mięśnia, prowadząc do regeneracji lub przerostu komórek mięśniowych. W warunkach doświadczalnych udaje się je różnicować do innych komórek niż mięśniowe. Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach. Monocyty – populacja leukocytów stanowiąca 3-8% wszystkich leukocytów obecnych we krwi ). Komórki te, poza dużym rozmiarem, charakteryzują się występowaniem w błonie komórkowej takich markerów, jak: CD45 (charakterystyczny dla wszystkich leukocytów), CD11c, CD14, CD31, CD34 i inne, przy czym jedynie CD14 jest markerem specyficznym dla monocytów i makrofagów . Dojrzałe monocyty, po migracji z krwi do tkanek obwodowych przekształcają się w makrofagi, natomiast nieliczne tego typu komórki posiadają właściwości komórek macierzystych i mogą różnicować się w inne populacje komórek krwi lub nawet innych tkanek .

    Pluripotencja (pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych poza komórkami trofoblastu, które w późniejszych stadiach rozwoju tworzą łożysko. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka – 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (10) komórek tworzących ludzki organizm. Rakowe komórki macierzyste (ang. Cancer stem cells, CSCs) - to inicjalne, niezróżnicowane komórki rakowe (obecne w guzach i nowotworach układu krwiotwórczego), mające możliwość przekształcania się we wszystkie rodzaje komórek tworzących masę nowotworową.
    Jedna z teorii wyjaśniających proces nowotworzenia zakłada, że rakowe komórki macierzyste są prekursorami innych komórek nowotworowych i odgrywają kluczową rolę w powstawaniu raka. Komórki te, w przeciwieństwie do innych komórek rakowych, są rakotwórcze (same w sobie mają zdolność do wywoływania raka). Podejrzewa się, że CSCs są przyczyną występowania przerzutów i nawrotów choroby nowotworowej.

    Terapia komórkowa - rozwijająca się w medycynie gałąź terapii, polegająca na wykorzystaniu ludzkich komórek do regeneracji uszkodzonych tkanek lub narządów pacjenta. Komórki te mogą pochodzić z tego samego pacjenta, lub od dawcy. Metoda ta różni się od przeszczepów tym, że korzysta się w niej nie z całych narządów lub tkanek, ale z wyizolowanych, oczyszczonych i czasem zmodyfikowanych komórek. Do terapii komórkowej często stosuje się komórki macierzyste lub progenitorowe, które posiadają wewnętrzny potencjał regeneracji uszkodzonych tkanek. Przykładowo, ostatnio pojawia się coraz więcej doniesień o skutecznym wykorzystaniu komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego do regeneracji mięśnia sercowego po zawale. Anaplazja – brak zróżnicowania lub proces odróżnicowania się komórek, powstawanie z komórek zróżnicowanych nowych pokoleń komórek o coraz to mniejszym stopniu zróżnicowania albo też zatrzymanie różnicowania (dojrzewania) komórki wraz z zachowaną zdolnością do mnożenia się. Charakterystyczna dla nowotworów złośliwych. Obecnie uważa się, że raczej nowotwory powstają z komórek macierzystych niż że dochodzi do procesu odróżnicowania.

    Definicja intuicyjna:
    Automat komórkowy to system składający się z pojedynczych komórek, znajdujących się obok siebie. Ich układ przypomina szachownicę lub planszę do gry. Każda z komórek może przyjąć jeden ze stanów, przy czym liczba stanów jest skończona, ale dowolnie duża. Stan komórki zmieniany jest synchronicznie zgodnie z regułami mówiącymi, w jaki sposób nowy stan komórki zależy od jej obecnego stanu i stanu jej sąsiadów. Multipotencja – zdolność komórek niezróżnicowanych do różnicowania się w różne typy komórek, ale wyłącznie ściśle określonej tkanki (np. komórki szpiku kostnego mogą różnicować się w komórki krwi). Ich linie potomne występują w tkankach organizmów młodocianych i dojrzałych, uczestnicząc w procesach wzrostu i regeneracji.

    Komórki NK (ang. Natural Killer – naturalni zabójcy) – główna grupa komórek układu odpornościowego odpowiedzialna za zjawisko naturalnej cytotoksyczności. Komórki NK zostały odkryte w latach 70. XX w. u osób zdrowych, wśród których nie spodziewano się odpowiedzi przeciwnowotworowej. Okazało się, że taka odpowiedź jednak występuje i jest silniejsza niż u osób chorych. Obok komórek NK za taki efekt odpowiadają hipotetyczne komórki NC. Ze względu na swoje właściwości komórki NK są zaliczane do komórek K. Efekt cytotoksyczny jest widoczny już po 4 godz. od kontaktu z antygenem i standardowo testuje się go na linii białaczkowej K562.

    Trychom – forma życiowa sinic – nitkowata kolonia komórek ściśle do siebie przylegających, przy czym poprzeczne ściany komórkowe są wspólne dla sąsiadujących komórek, więc poszczególne komórki nie mogą odłączać się swobodnie. Komórki trychomu połączone są plazmodesmami.

    Dodano: 27.06.2011. 13:45  


    Najnowsze