• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Unijne badania rzucają światło na zmiany DNA w embrionalnych komórkach macierzystych człowieka

    30.04.2010. 19:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy w Europie odkryli, że długotrwała hodowla embrionalnych komórek macierzystych człowieka (hESC) może wywołać zmiany powodujące nieprawidłowości chromosomalne. Odkrycia opublikowane w czasopiśmie Nature Biotechnology stanowią dorobek projektu ESTOOLS (Platformy do odkryć biomedycznych za pomocą embrionalnych komórek macierzystych człowieka), który uzyskał 12 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Projekt ESTOOLS ma na celu wypracowanie umiejętności, narzędzi i technik niezbędnych w zastosowaniach komórek ES człowieka w medycynie, farmaceutyce i bioprzemyśle oraz w badaniach nad indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi (IPS).

    Naukowcy szukający odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób najlepiej zapobiegać szkodliwym zmianom w hodowanych hESC skorzystają z wyników tych ostatnich badań, bowiem dokonane odkrycia pomogą im na bardziej niezawodne stosowanie terapii regeneracyjnych na bazie komórek macierzystych. Zespół naukowców powiedział, że odkrycia pomogą również w dalszych badaniach nad tak zwanym procesem adaptacji hodowli, w którym hodowane hESC naśladują nagromadzenie zmian genetycznych typowych dla zwyrodnienia nowotworowego, co może przynieść wskazówki dotyczące mechanizmów genetycznych odpowiedzialnych za rozwój nowotworów.

    "Długotrwała hodowla hESC może prowadzić do adaptacji i nabywania nieprawidłowości chromosomalnych, co podkreśla potrzebę wnikliwej analizy genetycznej tych komórek" - czytamy w artykule.

    Naukowcy badają obecnie embrionalne komórki macierzyste pod kątem możliwości ich wykorzystania w terapiach regeneracyjnej wymiany komórek, ponieważ posiadają one zdolność samoodnawiania się i rozwijania w różnorodne typy komórek i tkanek, takie jak krwinki, neurony, kości czy mięśnie.

    Jednakże przyznają, że w czasie rozmnażania w laboratorium w wielu liniach hESC zachodzą zmiany genetyczne, które mogą przypominać nieprawidłowości DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego) często występujące w komórkach nowotworowych. Ponadto komórki hESC mogą również doświadczać innych zmian genetycznych, których nie można wykryć za pomocą tradycyjnych metod. W rezultacie pozostają poważne wątpliwości, co do ich zastosowania w medycynie.

    Zespół wykorzystał wysokiej rozdzielczości analizę DNA do zmapowania zmian genetycznych w 17 liniach hESC hodowanych przez kilka pokoleń i utrzymywanych w różnych laboratoriach. W ramach analizy naukowcy zidentyfikowali 843 różnice w liczbie kopii (CNV) oraz "średnio 24% miejsc utraty heterozygotyczności (LOH) i 66% zmian CNV w hodowli, porównując wczesne i późniejsze pasaże tych samych linii" - jak piszą autorzy. CNV i LOH to zmiany genetyczne, które można powiązać ze zwyrodnieniem nowotworowym. Odkryto, że 30% genów z miejscami CNV ma "zmienioną ekspresję w stosunku do próbek z normalną liczbą kopii, z których ponad 44% miało powiązania funkcjonalne z nowotworem".

    "Kiedy dowiemy się, które geny są zaangażowane łatwiej będzie odrzucić te linie hESC, w których istnieje większe prawdopodobieństwo pojawienia się mutacji" - wyjaśnia współautor, profesor Peter Andrews, profesor w Centrum Biologii Komórek Macierzystych przy Uniwersytecie w Sheffield w Wlk. Brytanii, lider konsorcjum ESTOOLS.

    W skład zespołu ESTOOLS wchodzi 21 partnerów (18 akademickich instytutów badawczych i 3 przedsiębiorstwa) z Czech, Finlandii, Hiszpanii, Holandii, Izraela, Niemiec, Szwajcarii, Szwecji, Wlk. Brytanii i Włoch. Partnerzy projektu twierdzą, że działania szkoleniowe i promocja pomogą zmaksymalizować wpływ wyników ich badań i zbudować solidną, konkurencyjną, europejską bazę dla badań nad komórkami ES człowieka.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    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. Krew pępowinowa - stanowi źródło krwiotwórczych komórek macierzystych oraz komórek mezenchymy. Ta krew jest jedynym źródłem komórek macierzystych niewymagającym używania metod inwazyjnych u dawcy. 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.

    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. Bank komórek macierzystych (ang. Stem Cell Bank) – zakład biotechnologiczny zajmujący się przechowywaniem dorosłych komórek macierzystych pobieranych typowo z krwi pępowinowej.

    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. 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.

    Amniocyt – komórka płodu, obecna w płynie owodniowym. Amniocyty są pochodzenia nabłonkowego i dostają się do płynu owodniowego w wyniku złuszczania się niektórych tkanek płodu, m.in. skóry, początkowego i końcowego odcinka układu pokarmowego, układu oddechowego i moczowego. Komórki te obecne są w wodach płodowych od końca 1 trymestru ciąży. Amniocyty służą jako materiał do badań w cytogenetycznych testach prenatalnych. Po amniocentezie możliwa jest np. izolacja DNA, test FISH na niehodowanych komórkach czy też kilkunastodniowa hodowla in vitro tych komórek, a następnie np. ustalenie kariotypu płodu. Pozwala to w niektórych przypadkach uzyskać odpowiedź na temat ewentualnych wad genetycznych płodu, np. aneuploidii, bądź ewentualnie odziedziczonych nieprawidłowościach czy chorobach genetycznych, w przypadkach, gdy jedno lub oboje rodzice są nosicielami mutacji punktowej czy aberracji. Superowulacja - uwolnienie w jednym czasie kilku (kilkunastu) komórek jajowych z pękniętych dojrzałych pęcherzyków jajnikowych. Superowulacja może być procesem naturalnym bądź stymulowanym przez człowieka. Stosowana u samic dawczyń komórek jajowych w technice przenoszenia zarodków, w wyniku czego można znacznie zwiększyć liczbę potomstwa zwierząt o pożądanych cechach.

    Komórki NC (ang. Natural Cytotoxic cells – komórki naturalnie cytotoksyczne) – hipotetyczne i być może nieistniejące komórki, którym przypisuje się cytotoksyczność naturalną. Istnienie tych komórek opisano u myszy, u których wraz z wiekiem dochodzi do utraty aktywności komórek NK, ale jednocześnie wciąż istnieje grupa komórek, która wykazuje cytotoksyczność naturalną nie zanikającą w trakcie starzenia się . Nie posiadają one markerów różnicowania komórek NK , mają natomiast zdolność lizowania komórek nowotworowych i są pobudzane przez IL-2 i IL-3 . Komórki NC nie posiadają także cech właściwych limfocytom T, limfocytom B oraz makrofagom . W trakcie rozwoju osobniczego pojawiają się wcześnie - ich aktywność opisano już w 10-dniowych zarodkach mysich .

    Komórki pochew okołowiązkowych, mezofil wieńcowy – grupa komórek otaczających wiązki przewodzące w liściach. Komórki te mogą być różnie określane u różnych gatunków roślin. Określenia komórki pochew okołowiązkowych jako pierwszy użył Esau (1953). Grupa komórek tworzących pochwy okołowiązkowe zostały najlepiej poznane u roślin o fotosyntezie C4, szczególnie u kukurydzy. Komórki pochew okołowiązkowych roślin C4 posiadają grubą ścianę komórkową często wysyconą suberyną. W ścianie komórkowej znajdują się liczne plazmodesmy umożliwiające wymianę substancji z innymi komórkami liścia. Gruba ściana komórkowa stanowi barierę chroniąca przed utratą CO2 wytwarzanego w komórkach pochew okołowiązkowych podczas rozkładu związków czterowęglowych (jabłczan, asparaginian). W liściach roślin C4 tylko komórki pochew okołowiązkowych sa zdolne do przeprowadzania cyklu Calvina. Dodatkową cechą charakterystyczną tych komórek u części roślin C4 są chloroplasty zawierające jedynie tylakoidy stromy, a pozbawione tylakoidów gran. Znane są mutacje u kukurydzy – bsd1 i bsd2, które powodują nieprawidłowy rozwój komórek pochew okołowiązkowych.

    Mutacja heterochroniczna - mutacja w obrębie genu kontrolującego rozwój zarodkowy powodująca, że pewne grupy komórek zachowują się w sposób typowy dla innego stadium rozwojowego danego organizmu. Można się tutaj dopatrzyć pewnej analogii z mutacją homeotyczną; jednakże w przypadku mutacji homeotycznej mamy do czynienia ze zmianą wartości pozycyjnej komórki natomiast w przypadku mutacji heterochronicznej dochodzi do zaburzenia czegoś co można by nazwać "wartością czasową" komórki w odniesieniu do procesów programu rozwojowego w który zaangażowana jest komórka bądź ich grupa. Dosyć dobrze zbadane są tego typu mutanty u nicienia Caenorhabditis elegans będącego jednym z organizmów modelowych w biologii rozwoju. Zazwyczaj geny, których zmiany objawiają się w taki sposób, kodują białka wpływające na zachowanie się komórek podczas ontogenezy. Archeocyt – komórka występująca w mezohylu gąbek. Archeocyty są komórkami totipotencjalnymi – mogą różnicować się w każdy inny typ komórek (np. sklerocyty, kolenocyty, spongocyty). Biorą udział w regeneracji, trawieniu, fagocytozie (z kanałów wodnych). Z podstawowych archeocytów macierzystych powstają archeocyty pierwotne, a z nich archeocyty wtórne, które z kolei mogą przekształcać się w cztero- lub jednojądrowe archeocyty, wyjściowe dla wielu innych komórek.

    Metagenomika - bezpośrednie klonowanie, sekwencjonowanie i funkcjonalna analiza materiału ekologicznego izolowanego z różnych nisz ekologicznych.
    W jej skład wchodzi pięć etapów:
    1. Izolacja DNA. Próbka jest pobierana z naturalnego środowiska flory bakteryjnej, zawiera różne typy mikroorganizmów. Komórki bakterii mogą być otwierane za pomocą metod chemicznych, na przykład silnie zasadowe warunki, lub za pomocą metod fizycznych, np. sonifikacja.
    2. Cięcie na mniejsze fragmenty przy pomocy enzymów restrykcyjnych i wklonowanie w wektory.
    3. Wprowadzenie wektorów z insertem z DNA do modelowego organizmu, najczęściej jest to E. coli.
    4. Hodowla komórek na selektywnych mediach. Każda komórka jest początkiem dla kolonii komórek powstałych wskutek podziałów tej pierwszej.
    5. Analiza DNA z metagenomowych bibliotek. Hodowla pierwotna - hodowla in vitro komórek lub tkanek pobranych bezpośrednio z organizmu (nie dotyczy to eksplantatów guzów powstałych po wszczepieniu zwierzętom komórek z hodowli).Termin ten odnosi się jedynie do pierwszego pasażu

    Wspólna progenitorowa komórka limfopoezy (CLP, ang. Common Lymphocyte Progenitor) – komórka wywodząca się w prostej linii od komórki macierzystej hemopoezy (HSC), dająca początek komórkom linii limfoidalnej, czyli limfocytom, komórkom NK oraz limfoidalnym komórkom dendrytycznym. Pod względem morfologii podobna do innych komórek macierzystych i limfoidalnych, nie posiada jednak ani TCR, ani BCR na swojej powierzchni. Sir Martin John Evans (ur. 1 stycznia 1941 w Stroud, Gloucestershire) - brytyjski naukowiec, któremu przypisuje się jako pierwszemu odkrycie komórek macierzystych w 1981 roku. W 2007 wspólnie z Mario Capecchi i Oliverem Smithiesem uhonorowany Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za: "odkrycie zasad użycia zarodkowych komórek macierzystych do modyfikacji genetycznych myszy".

    Dodano: 30.04.2010. 19:12  


    Najnowsze