• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Zmiana w środowisku wywołuje przełączenie komórek macierzystych

    24.08.2010. 17:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, odkryli, że komórki macierzyste z jednego z głównych organów układu immunologicznego mogą zostać przeprogramowane w celu stworzenia komórek macierzystych mieszków włosowych. Kluczem jest zmiana środowiska, w którym wzrastają komórki. Wyniki pokazują, że można zmienić komórki macierzyste bez manipulacji genetycznej. Szczegółowe wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

    Ektoderma, endoderma i mezoderma to trzy listki zarodkowe, które rozwijają się wraz ze wzrostem embriona. Z czasem warstwy te zaczynają tworzyć podstawy skóry i nerwów (ektoderma), jelit, wątroby, trzustki, grasicy i innych organów (endoderma) oraz mięśni, kości i krwi (mezoderma).

    Naukowcy od zawsze byli przekonani, że granice wytyczone przez te warstwy są nieprzekraczalne. Niemniej wyniki ostatnich badań pokazują, że granice te są znacznie bardziej elastyczne, a komórki macierzyste po zmianie warstwy mogą przynieść zdumiewające wyniki.

    Zespół z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w Szwajcarii i z Uniwersytetu w Edynburgu w Wlk. Brytanii wykazał, że komórki pochodzące z jednego listka zarodkowego (w tym przypadku komórki macierzyste grasicy pochodzące z endodermy) mogą rozwinąć się w komórki powiązane z jedną z pozostałych dwóch warstw (komórki macierzyste skóry pochodzące z ektodermy).

    Aby dojść do swoich odkryć, naukowcy hodowali komórki macierzyste grasicy - ważnego organu układu odpornościowego - w warunkach wymaganych do wzrostu komórek macierzystych mieszków włosowych skóry. Odkryli, że przeszczepione komórki utrzymywały skórę i włosy przez ponad 12 miesięcy, czyli znacznie dłużej niż komórki macierzyste mieszków włosowych wytworzone w naturalnych warunkach. Stopniowo markery genetyczne komórek zaczęły uderzająco przypominać markery komórek macierzystych mieszków włosowych.

    To oznacza, że otaczające środowisko może przeprogramować komórki macierzyste, aby generowały tkanki, których w normalnych okolicznościach nie mogłyby tworzyć. Odkrycia sugerują, że podobnie jak w przypadku komórek macierzystych grasicy (które jak dotychczas sądzono są mniej wszechstronne od innych komórek), zjawisko przełączenia może dotyczyć również innych organów. To stanowiłoby ogromny przełom w dziedzinie transplantacji i regeneracji organów, zapewniając pomoc wielu osobom, np. ofiarom poparzeń.

    Dr Clare Blackburn z Uniwersytetu w Edynburgu wyjaśnia, że to nie oznacza po prostu uruchomienia ukrytej zdolności w momencie kontaktu tych komórek macierzystych ze skórą, tylko raczej "zmianę ścieżki - ekspresję różnych genów i wzrost zdolności do różnicowania się". Dodaje, że dalsze badania mogłyby określić, czy inne mikrośrodowiska (poza skórą) dałyby podobne wyniki.

    Badania zostały dofinansowane z Szóstego Programu Ramowego (6PR) i Siódmego Programu Ramowego (7PR) jako część prac prowadzonych w ramach trzech projektów: EUROSTEMCELL (Europejskie konsorcjum na rzecz badań nad komórkami macierzystymi), który otrzymał 11,91 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" 6PR; EUROSYSTEM (Europejskie konsorcjum na rzecz systematycznej biologii komórek macierzystych), który otrzymał 12 mln EUR z tematu "Zdrowie" 7PR; oraz OPTISTEM (Optymalizacja terapii komórkami macierzystymi w badaniach klinicznych nad chorobami zwyrodnieniowymi skóry i mięśni), który otrzymał 11,99 mln EUR również z tematu "Zdrowie" 7PR.

    Za: CORDIS

    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. 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.

    Krew pępowinowa - stanowi źródło krwiotwórczych komórek macierzystych oraz komórek mezenchymy. Ta krew jest jedynym źródłem komórek macierzystych niewymagającym używania metod inwazyjnych u dawcy. Embrionalne komórki macierzyste (ang. Embryonic Stem Cell – ESC) – komórki, które mogą dać początek wszystkim możliwym tkankom. Komórki macierzyste pięciodniowego zarodka mogą rozwinąć się w dowolny typ komórek i teoretycznie zastąpić uszkodzone komórki, których organizm nie jest w stanie odtworzyć.

    Bank komórek macierzystych (ang. Stem Cell Bank) – zakład biotechnologiczny zajmujący się przechowywaniem dorosłych komórek macierzystych pobieranych typowo z krwi pępowinowej. Transdyferencjacja – proces biologiczny polegający na przeprogramowaniu komórek macierzystych, mający na celu osiągnięcie zdolności różnicowania się nie tylko w tkankę, z której pochodzą, ale także w inne tkanki pochodzące nawet z innych listków zarodkowych.

    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. 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.

    Komórka nowotworowa – komórka której cykl komórkowy został zaburzony wskutek mutacji. Jedną z jej ważnych cech jest duża zdolność do unikania apoptozy. Komórka nowotworowa dzieli się nieustannie i bez ograniczeń. Charakteryzuje ją podwyższona aktywność telomerazy, co umożliwia ominięcie fizjologicznego limitu ilości podziałów jednej komórki. Pod tym względem przypomina komórki macierzyste, jednak nie dochodzi do specjalizacji komórki. Podział komórek nowotworowych może prowadzić do powstania guza nowotworowego.

    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.

    Merystemoidy – miejsce w obrębie tkanek stałych, w którym następuje różnicowanie się komórek w kierunku bardziej wyspecjalizowanych. Miejsce takie może charakteryzować się zwiększona aktywnością podziałową. Przykładem są komórki macierzyste aparatów szparkowych lub komórki inicjalne włosków czyli tworów epidermy. Zwykle dochodzi do zahamowania różnicowania się komórek w okolicy merystemoidu, co skutkuje równomiernym rozłożeniem stryktur powstających z merystemoidu. Komórki blastyczne (w skrócie blasty) – jeden z rodzajów komórek macierzystych. Są to bardzo słabo zróżnicowane komórki prekursorowe, z których rozwijają się komórki poszczególnych szeregów hematopoetycznych w szpiku kostnym.

    Erytropoeza (również erytrocytopoeza) – proces namnażania i różnicowania erytrocytów (czerwonych krwinek krwi), z komórek macierzystych w szpiku kostnym kości płaskich i nasadach kości długich. Proces ten jest regulowany przez stężenie erytropoetyny we krwi. 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.

    Dodano: 24.08.2010. 17:49  


    Najnowsze