Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

HEMOPOETIKUS ŐSSEJTEK ÉS TRANSZDIFFERENCIÁCIÓ

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann PéterTranszdifferenciáció és regeneratív medicina – 6. előadás

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A hemopoetikus differenciáció kérdései• A hemopoetikus rendszer differenciálódása

EmbrionálisSzületés utáni

• A vérképzés helyreállítása

• Vérképző őssejtek alkalmazása nem hemopoetikus renegerációban

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Az embrionális vérképző szövetek kialakulása

Pro-definitívPrimitív Meta-definitívMezo-definitív Felnőtt-definitív

E10.5E7.5 E9.0E8.25

Hemangioblaszt Hemogén Endotélium

Mieloid Limfoid-Mieloid CFU-kÚjszülött HSC

HSC

SzikzacskóAllantois Chorion

Allantois

Szikzacskó vérszigetek

Placenta

AGM

Máj

Placenta

AGM

MájSzikzacskóEmbrió pSP

Köldökartéria

Vitellinartéria

Köldökartéria

Vitellinartéria

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A vérképző szövetek kialakulása rágcsálókban

Szikzacskó

A keringés kialakulása

ProPrimitív MetaMezo Felnőtt

E7.5 E8.5 E9.5 E10.5 E11.5 E12.5 E15E13.5 E14.5 SzületésE11

Para-aorticusSplanchnopleura

Allantois

Máj

Tímusz

Lép

Csontvelő

AGM

Aortic clusters

Placenta

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011Az egér embrionális hemopoetikus őssejtek jellemzői (AGM/Szikzacskó/máj)• Leukocita sejtfelszíni markerek: Ly-6A(Sca-1),

c-kit+, CD34+, CD45+ • Közös endoteliális markerek: CD31+, VE-

cadherin+• Transzkripciós faktorok: Runx1+ SCL+ Gata-

2+

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Embrionális hemopoetikus őssejtek indukciójaBelső szignálok: transzkripciós faktorok• Runx1: elősegíti a hemogén endotél

hemopoetikus irányú embrionális átalakulását

• GATA-2: a mezodermális differenciáció – hemangioblaszt képződés – vörösvértest-képzés szakaszonkénti irányítása.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Embrionális hemopoetikus őssejtek külső szabályozásaKülső szignálok: más csíralemezekkel való

kölcsönhatás során• Szikzacskó (endoderma és mezoderma)• A chorio-allantoic placenta (mezoderma és

trofektoderma) • AGM régió (háti ektoderma, mezoderma és hasi

endoderma)– Hasirányú faktorok – elősegítik a vérképzést

(VEGF, bFGF, TGFb és BMP4)– Hátirányú faktorok – gátolják a vérképzést (EGF

és TGFa)

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A vérképző differenciálódás modelljeiKlasszikus dichotómia modell

Módosított klasszikus modell

Mieloid-alapú modell

Mieloid potenciálMEritroid potenciálE

Megakaryocita potenciálm

T-sejt potenciálTB-sejt potenciálB

(CMLP)

M E m

T BMT B

E m

B

M

T

M

(CLP)

(CMEP)

M E m T B

E m

B

M

T

M E m

T B

(CLP)

(CMEP)

BM

M E m T B

M E m

T BM

E m

B

M

T

M

M

M

M

TM

(CMLP)

(CMEP)

M E m T B

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011A korai hemopoetikus elköteleződés transzkripcionális szabályozásaHemangioblaszt Hemogén endotél

Apoptózis

SCLAML-1GATA-2Lmo

PU.1/GATA-3/IkarosPU.1/GATA-1

CMP

HSC

CLP

Notch1IkarosHoxB4GATA-2

Bcl-2

p21

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011A mieloid differenciálódás transzkripcionális szabályozása

Monocita

Neutrofil

Eozinofil

Vörösvértest

Megakaryocita

GMP

CMPHSC

EMP

PU.1 & GATA-1

PU.1

GATA-1/FOG

ICSBP, PU.1

C/EBPb, GATA-1

GATA-1

GATA-1, 2

C/EBPa

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011A limfoid differenciálódás transzkripcionális szabályozása

CLP

Pro-T

PU.1IL-7R

GM-CSFR

Notch1

Pu.1, E2A

PU.1

Pax5?EBF Pax5

Korai pro-B Késői pro-B

Pre-pro-B V-D-JHD-JH

B-sejt

MonocitaHSC

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Folyamatos és aktivált vérképzés

HSCHSC

HSCHSC

EndotélFibroblaszt

Oszteoblaszt

G-CSF, GM-CSF TPOTGF-b

EPO

EPO

IL-1aTNFa

Makrofág

Bakteriálisfertőzés

Gyulladás

AnemiaHypoxia

HSCHSC

HSCHSC

SCF, FLT-3I, TPOEndotél

G-CSF, GM-CSF

Fibroblaszt

Oszteoblaszt

Érszakasz

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Humán vérképző potenciálIntraembrionális források és potenciál:• D19: Hemopoetikus prekurzorok (HPP),

CD34+ sejtek nélkül, de mieloid/limfoid differenciálódási spektrummal

• D24: HPP sejtek a mezodermában• D27: CD34+ progenitorok az aortafalbanSzikzacskó: a 3. hét környékén mieloid

sejtképzés

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011A vérképző őssejtek egyéb lehetséges regeneratív alkalmazásai• Parenchymás szövetek regenerációja: izom,

idegszövet, máj, stb.• Sejt források: felnőtt vagy embrionális

(köldökvéna mononukleáris sejtjei)• Kísérleti rendszer: markergént hordozó

sejtek, vagy indukálható Cre-Lox transzgenikus állatok felhasználása, ahol a sérült szöveti helyre való beépülés a markergénen keresztül vizsgálható.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Összefoglalás• A vérképzés több egymást követő hullámban eltérő

anatómiai területeken alakul ki, ahol a képzett sejtek összetétele eltéréseket mutat.

• A vérképzés iránti elköteleződést belső programozás és külső szignálok irányítják, ahol utóbbiak megváltozása eltérítheti a stabil vérképzést.

• A vérképző őssejtek nem-hemopoetikus szövetek regenerációját is elősegíthetik (a) ér-helyreállítás, (b) szövet-helyreállítás és (c) lehetséges transzdifferenciáció révén.