Seminaro pranešimas

2007–2013 m. Žmogiškųjų išteklių plėtros veiksmų programos 3 prioriteto „Tyrėjų gebėjimų stiprinimas“ VP1-3.1-ŠMM-05-K priemonės „MTTP tematinių tinklų, asociacijų veiklos stiprinimas“projektas „Lietuvos biochemikų draugijos potencialo kurti žinių visuomenę didinimas“

(NR. VP1-3.1-ŠMM-05-K-01-022)

VIRGINIJA BUKELSKIENĖVIRGINIJA BUKELSKIENĖVU Biochemijos institutas

2011 m. vasaris

Planas• Kamieninei ląstelei – 50• Ką žinome apie kamienines ląsteles šiandien:

– įvardintos pagrindinės jų savybės, – nustatyti svarbiausi šių ląstelių žymenys,– aprašyti mechanizmai, reguliuojantys kamieninių ląstelių išlikimą suaugusiame

organizme, – tiriami diferenciacijos ir dediferenciacijos mechanizmai,– aiškinamos audinių regeneracijos galimybės,

ieškoma naujų kamieninių ląstelių pateikimo formų ir naudojimo sričių. ieškoma naujų kamieninių ląstelių pateikimo formų ir naudojimo sričių. • Ieškoma naujų kamieninių ląstelių pateikimo formū ir naudojimo sričių:

– Parkinsono ligos simptomų švelninimui, – plaukų žilumo problemų sprendimui, – rūkančiųjų plaučių audinio regeneracijai, – klausos atkūrimui ir kt.

2Virginija Bukelskienė2011 m. vasaris

ISTORIJA IR ASMENYBĖSKAMIENINIŲ LĄSTELIŲ SAVYBĖSLĄSTELĖS GYDYMUI

Viltys, siejamos su kamieninių ląstelių Viltys, siejamos su kamieninių ląstelių tyrimaistyrimais

1. Vaistų taikinių ir gydymo schemų paieška;

2. Diferenciacijos proceso analizė;

3. Įgimtų defektų atsiradimo

2011 m. vasaris Virginija Bukelskienė 3

atsiradimo priežasčių supratimas;

4. ? Kamieninių ląstelių naudojimas gydymui

ISTORIJA IR ASMENYBĖS


•• 1878 m.1878 m. – pirmas aprašytas bandymas apvaisinti žinduolio kiaušialąstę ne organizme;

•• 1959 m.1959 m. – pirmas straipsnis apie in vitro apvaisintą triušio kiaušialąstę; ((Chang MCChang MC.. Fertilization of rabbit ova Fertilization of rabbit ova in vitroin vitro. . Nature, 184, p 406, 1959Nature, 184, p 406, 1959))

•• 1960 1960 --1964 m.1964 m. – linijinių pelių teratokarcinomų, susiformavusių iš transplantuotų vaisiaus lytinių organų audinio kamieninių ląstelių, tyrimai.

•• 11970970--ieji m.ieji m. embrioninės karcinomos ląstelės injekuotos į pelės blastocistą, gautos chimerinės pelės, kurių chromosomų rinkinys

•• 1878 m.1878 m. – pirmas aprašytas bandymas apvaisinti žinduolio kiaušialąstę ne organizme;

•• 1959 m.1959 m. – pirmas straipsnis apie in vitro apvaisintą triušio kiaušialąstę; ((Chang MCChang MC.. Fertilization of rabbit ova Fertilization of rabbit ova in vitroin vitro. . Nature, 184, p 406, 1959Nature, 184, p 406, 1959))

•• 1960 1960 --1964 m.1964 m. – linijinių pelių teratokarcinomų, susiformavusių iš transplantuotų vaisiaus lytinių organų audinio kamieninių ląstelių, tyrimai.

•• 11970970--ieji m.ieji m. embrioninės karcinomos ląstelės injekuotos į pelės blastocistą, gautos chimerinės pelės, kurių chromosomų rinkinys

•• 11970970--ieji m.ieji m. embrioninės karcinomos ląstelės injekuotos į pelės blastocistą, gautos chimerinės pelės, kurių chromosomų rinkinys buvo pakitęs;

•• 1981 m.1981 m. - paskelbti du darbai apie pelės embrioninių ląstelių auginimą laboratorijoje; ((Evans MJ, Kaufman MHEvans MJ, Kaufman MH, , Establishment in culture of Establishment in culture of pluripotentialpluripotentialcells from mouse embryos. Nature. 1981 Jul 9;292(5819): 154cells from mouse embryos. Nature. 1981 Jul 9;292(5819): 154--66; ; Martin GR. Isolation of a Martin GR. Isolation of a pluripotentpluripotent cell cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinomateratocarcinoma stem cells. Proc stem cells. Proc NatlNatl AcadAcadSciSci U S A. 1981 Dec;78(12):7634U S A. 1981 Dec;78(12):7634--88).).

Šie darbai davė pradžią taikomajai reprodukcinei biologijai, t.y. apvaisinimo technologijoms in vitro ir baziniams pelės embriologijos tyrimams.

•• 11970970--ieji m.ieji m. embrioninės karcinomos ląstelės injekuotos į pelės blastocistą, gautos chimerinės pelės, kurių chromosomų rinkinys buvo pakitęs;

•• 1981 m.1981 m. - paskelbti du darbai apie pelės embrioninių ląstelių auginimą laboratorijoje; ((Evans MJ, Kaufman MHEvans MJ, Kaufman MH, , Establishment in culture of Establishment in culture of pluripotentialpluripotentialcells from mouse embryos. Nature. 1981 Jul 9;292(5819): 154cells from mouse embryos. Nature. 1981 Jul 9;292(5819): 154--66; ; Martin GR. Isolation of a Martin GR. Isolation of a pluripotentpluripotent cell cell line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by line from early mouse embryos cultured in medium conditioned by teratocarcinomateratocarcinoma stem cells. Proc stem cells. Proc NatlNatl AcadAcadSciSci U S A. 1981 Dec;78(12):7634U S A. 1981 Dec;78(12):7634--88).).

Šie darbai davė pradžią taikomajai reprodukcinei biologijai, t.y. apvaisinimo technologijoms in vitro ir baziniams pelės embriologijos tyrimams.


hematologasbiofizikas

2011 m. sausio 20 d. Ernest McCulloch mirė


Straipsnio esmė –aprašomas metodas, kaip galima surasti ir suskaičiuoti polipotentines ląsteles, esančias kraujodaros sistemoje.Manoma, kad kolonijos susiformuoja iš vienos ląstelės.

dr. Ernest McCullochdr. Ernest McCulloch and and dr. James Tilldr. James Till

Pirmas kamienines (Pirmas kamienines (hemopoetineshemopoetines) ląsteles aprašantis straipsnis, pradėjęs ) ląsteles aprašantis straipsnis, pradėjęs šiuolaikinę kamieninių ląstelių tyrimo erą šiuolaikinę kamieninių ląstelių tyrimo erą Till, J. E., & McCulloch, E. A.Till, J. E., & McCulloch, E. A. ““A direct measurement of the radiation sensitivity of A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cellsnormal mouse bone marrow cells”” Radiation Res.Radiation Res. 14, 21314, 213--222 222 (1961)(1961)

7

19691969--ais, laimėję prestižinį Gairdner fondo tarptautinį ais, laimėję prestižinį Gairdner fondo tarptautinį apdovanojimą , apdovanojimą , jie padėjo pagrindus kaulų čiulpų persodinimui;jie padėjo pagrindus kaulų čiulpų persodinimui;

Abu mokslininkai, Kanados Ordino kavalieriai, 2004 m. įrašyti į Abu mokslininkai, Kanados Ordino kavalieriai, 2004 m. įrašyti į Kanados medicinos mokslo Šlovės galeriją;Kanados medicinos mokslo Šlovės galeriją;

2005 m. rugsėjo 21 d. apdovanoti didžiausiu prestižu JAV 2005 m. rugsėjo 21 d. apdovanoti didžiausiu prestižu JAV pasižyminčia Albert’o ir Mary Lasker premija už svarbiausius pasižyminčia Albert’o ir Mary Lasker premija už svarbiausius medicinos tyrimus. medicinos tyrimus.

2007 m. jie apdovanoti Kanados nacionalinio vėžio instituto 2007 m. jie apdovanoti Kanados nacionalinio vėžio instituto Deimantiniu jubiliejinių apdovanojimuDeimantiniu jubiliejinių apdovanojimu

Virginija Bukelskienė2011 m. vasaris

Prof. Prof. IanIan WilmutWilmut darbai darbai

Avytė Dolly Škotijos Karališkojo muziejaus eksponatas

Prof. I. Wilmut darbai davė postūmį mokslo visuomenei ir paskatino ją domėtis žinduolio kiaušialąstėje esančiomis molekulėmis ir joje vykstančiais procesais, kurie turi galią perprogramuoti diferencijuotos ląstelės branduolį.

Prof. Ian Wilmut su avyte DollyEdinburgo universitetas


Diferencijuotos ląstelės branduolio perkėlimas į bebranduolę neapvaisintą kiaušialąstę suteikė galimybę nustatyti, kad ląstelių diferenciacija nėra negrįžtama genetinė modifikacija.

Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cellsI. Wilmut, A. E. Schnieke*, J. McWhir, A. J. Kind* & K. H. S. Campbell

Roslin Institute (Edinburgh), UK

genetinė modifikacija.

Autoriai skelbia, kad perkėlus branduolį iš suaugusiosavytės pieno liaukos, vaisiaus bei embriono ląstelės į kiaušialąstę, gautos trys naujos ląstelių populiacijos, iš kurių gimė sveiki avinukai.

2011 m. vasaris 9Virginija Bukelskienė

Nature, 1996, 385: 810-813

J. A. ThomsonJ. A. Thomson –– ViskonsinoViskonsino--Madisono universiteto vystymosi biologas, Madisono universiteto vystymosi biologas, Madisono medicinos mokyklos anatomijos profesorius, Viskonsino regioninio Madisono medicinos mokyklos anatomijos profesorius, Viskonsino regioninio

primatų tyrimo centro vadovas.primatų tyrimo centro vadovas.

Žmogaus embriono kamieninių ląstelių kolonija, auganti daugiau kaip 10 mėnesių. Ląstelių branduoliai švyti žaliai.

1995 1995 --1996 m.1996 m. vadovavo darbo grupei, kuri išskyrė ir gavo nežmoginių beždžionių beždžionių embriono kamieninių ląstelių linijasembriono kamieninių ląstelių linijas.. Šios ląstelės buvo diploidinės ir turėjo normalų kariotipą. Jos pasižymėjo polipotentinėmis savybėmis - diferencijavo į visų tipų organizmo ląsteles ((ThomsonThomson et al., et al., Proc Natl Acad Sci U S AProc Natl Acad Sci U S A 1995, 91995, 92(17):2(17): 78447844--78478488).).

1998 m.1998 m. su bendradarbiais išskyrė ir in vitro augino žmogaus embriono ląstelesžmogaus embriono ląsteles, išskirtas iš vidinio blastocistos sluoksnio. Ląstelės pergyveno daugelį pasažų, išlaikė normalų kariotipą ir aukštą telomerazės aktyvumą, turėjo tipišką embrioninių ląstelių žymenų rinkinį. Išvesta keletas tokių ląstelių linijų, kurios, sušvirkštos į imunodeficitines peles, suformavo teratomas, kuriose rasta visų trijų gemalinių lapelių kilmės ląstelės (Thomson Thomson et al.et al., , 1998, 1998, 282: 1145282: 1145--11471147).).


20

Žmogaus embriono ląstelių kolonijos; nuotrauka gauta fluorescenciniu mikroskopu; ląstelių branduoliai švyti mėlynai, rausvai ir žaliai švyti sritys, kurios antikūnų pagalba identifikuoja ląstelių daugiagališkumo savybę –unikalią kamieninių ląstelių savybę diferencijuotis įvairiomis kryptimis; nuotrauką pateikė Kalifornijos universiteto (Riverside) Prue Talbot laboratorijos mokslininkai.http://www.flickr.com/photos/cirm/3199302421/in/set-72157612563129695/


Nobelio komiteto pranešime spaudai teigiama, kad šie mokslininkai nusipelnė apdovanojimų už specifinių genetinių modifikacijų įvedimo į pelių specifinių genetinių modifikacijų įvedimo į pelių organizmą, naudojant embrionų kamienines ląstelesorganizmą, naudojant embrionų kamienines ląsteles, tyrimus. Šis metodas leido pelių organizmuose atkurti tik žmogui būdingas ligas – vėžį, diabetą, širdies ir kraujagyslių sistemos ligas. Mokslas žengė didelį žingsnį į priekį ir gavo galimybes daug išsamiau tyrinėti šių ligų vystymąsi. Įvairių eksperimentų metu mokslininkai pelėse jau pakeitė daugiau nei 10 tūkstančių specialių genų.

2007

56

M.R. Capecchi gimė 1937 m. Italijoje, dirba Jutos valstijos universiteto medicinos mokykloje.

Seras Martinas J. Evansas gimė 1941 m. Jis laikomas kamieninių ląstelių atradėju. M.J. Evansas baigė ir bendradarbiauja su Kembridžo universitetu, taip pat yra žinduolių genetikos profesorius Kardifo universitete.

O. Smithies gimė 1925 m. Didžiojoje Britanijoje, baigė Oksfordo universitetą ir yra Šiaurės Karolinos universiteto profesorius.


TTransgeniniransgeniniųų gyvūngyvūnų gavimo principai: ų gavimo principai: EmbrionoEmbriono kamieniniųkamieninių ląsteliųląstelių metodasmetodas

MikroinjekcijųMikroinjekcijų į į probranduoliusprobranduolius metodasmetodas


Shinya Yamanaka, MD, PhD Kioto universitetas ir Gladstono Širdies ir kraujagyslių ligų institutas, Japonija

Dr. S. Yamanaka pirmas gavo indukuotas daugiagales kamienines ląsteles (iš suaugusio individo (pelės) diferencijuotų odos ląstelių.

2009 m. rugsėjo mėnesį Dr. S. Yamanaka buvo nominuotas M.A. Lasker premijai. Tai jam atvėrė duris į mokslinio elito viršūnę.


Induction of Induction of pluripotentpluripotent stem cells from mouse embryonic and stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.adult fibroblast cultures by defined factors.TakahashiTakahashi K., K., YamanakaYamanaka, S., S.Department of Stem Cell Biology, Institute for Frontier Medical Sciences, Department of Stem Cell Biology, Institute for Frontier Medical Sciences, Kyoto University, Kyoto 606Kyoto University, Kyoto 606--8507, Japan.8507, Japan.

Iki tol buvo žinoma, kad diferencijuotos ląstelės gali būti peprogramuotos į ląsteles, panašias į embrionines, perkeliant branduolį į oocitus. Teigiama, kad iki šiol buvo mažai kalbėta apie faktorius, kurie lemia šį perprogramavimą.

Šiame darbe į embriono ir suaugusios pelės fibroblastus įvedus keturis transkripcijosfaktorius - Oct3/4, Sox2, c-Myc, and Klf4 - gautos indukuotos daugiagalės pelės ląstelės –iDKLiDKL ((iPSCiPSC))

Nustatyta, kad Nustatyta, kad NanogNanog perprogramavimui nėra būtinas. perprogramavimui nėra būtinas.

2011 m. vasaris 15Virginija Bukelskienė

Nustatyta, kad Nustatyta, kad NanogNanog perprogramavimui nėra būtinas. perprogramavimui nėra būtinas.

Gautoms naujosioms ląstelėms buvo būdingos embrioninių ląstelių savybės - žymenys, augimo pobūdis, morfologija.

Šias ląsteles sušvirkštus imunodeficitinėms pelėms po oda, gauti navikai, kuriose rasta visų trijų gemalinių lapelių kilmės audinių ląstelių.

Šias ląsteles įvedus į blastocistą, jos įsijungė į pelės embriono audinius.

Išvada: daugiagalės kamieninės ląstelės gali būti gautos iš diferencijuotų ląstelių įvedus keletą būtinų transkripcijos faktorių.

CellCell, , 20062006, , 126(4):663126(4):663--7676

KAMIENINIŲ LĄSTELIŲ SAVYBĖS



•• PrenatalinėsPrenatalinės kamieninėkamieninėss ląstelėląstelėss išskiriamos iš:išskiriamos iš:–– embriono,embriono,–– eemmbrioninėsbrioninės teratomosteratomos,,

18

–– eemmbrioninėsbrioninės teratomosteratomos,,–– vaisiaus audiniųvaisiaus audinių

•• Suaugusio Suaugusio organizmo organų ir audiniųorganizmo organų ir audinių..

Embrioninės kamieninės ląstelės

Somatinės kamieninės ląstelės


ESC - embriono kamieninės ląstelės; SCNT - somatinės ląstelės branduolys įkeltas į oocitą; iPSC - indukuotos daugiagalės ląstelės


1. Somatinės ląstelės branduolys perkeliamas į oocitą;

2. Iš besidalinančios kiaušialąstęspaųalinamoschromosomos, į jų vietą įkeliamos odos ląstelių chromosomos;

1. Somatinės ląstelės branduolys perkeliamas į oocitą;

2. Iš besidalinančios kiaušialąstęspaųalinamoschromosomos, į jų vietą įkeliamos odos ląstelių chromosomos;


chromosomos;3. Užblokuojama cdx2

geno raišką;;4. Suliejamos odos ir

embriono ląstelės;5. Indukuojama

daugiagalė kamieninė ląstelė, įvedant transkripcijos faktorius

chromosomos;3. Užblokuojama cdx2

geno raišką;;4. Suliejamos odos ir

embriono ląstelės;5. Indukuojama

daugiagalė kamieninė ląstelė, įvedant transkripcijos faktorius

Suaugusio organizmo kamieninės ląstelėsSuaugusio organizmo kamieninės ląstelės

• Suaugusio organizmo kamieninės ląstelės dar vadinamos audinių rezervo ląstelėmis, jos audiniuose dažniausiai aptinkamos telkiniuose (“nišose”);

• Specializuotuose audiniuose suaugusio organizmo kamieninių ląstelių yra labai nedaug, pvz.: kaulų čiulpuose kamieninių ir diferencijuotų ląstelių santykis yra maždaug toks - 1:10.000

• Šių ląstelių dėka visą gyvenimą atsinaujina audiniai;

• Suaugusio organizmo kamieninės ląstelės dar vadinamos audinių rezervo ląstelėmis, jos audiniuose dažniausiai aptinkamos telkiniuose (“nišose”);

• Specializuotuose audiniuose suaugusio organizmo kamieninių ląstelių yra labai nedaug, pvz.: kaulų čiulpuose kamieninių ir diferencijuotų ląstelių santykis yra maždaug toks - 1:10.000

• Šių ląstelių dėka visą gyvenimą atsinaujina audiniai;

• Suaugusio kamieninės ląstelės yra labiau specializuotos (diferencijuotos) negu embrioninės kamieninės ląstelės, jos kartais vadinamos ląstelėmis-pirmtakėmis; šios ląstelės lengviau diferencijuojasi to audinio tipo ląstelėmis, iš kurio buvo gautos;

•• Suaugusio organizmo kamieninių ląstelių tyrimas ir naudojimas gydymui Suaugusio organizmo kamieninių ląstelių tyrimas ir naudojimas gydymui neprieštarauja visuotinai priimtoms etikos normoms. neprieštarauja visuotinai priimtoms etikos normoms.

• Suaugusio kamieninės ląstelės yra labiau specializuotos (diferencijuotos) negu embrioninės kamieninės ląstelės, jos kartais vadinamos ląstelėmis-pirmtakėmis; šios ląstelės lengviau diferencijuojasi to audinio tipo ląstelėmis, iš kurio buvo gautos;

•• Suaugusio organizmo kamieninių ląstelių tyrimas ir naudojimas gydymui Suaugusio organizmo kamieninių ląstelių tyrimas ir naudojimas gydymui neprieštarauja visuotinai priimtoms etikos normoms. neprieštarauja visuotinai priimtoms etikos normoms.



Kamieninių ląstelių diferenciacijos Kamieninių ląstelių diferenciacijos galimybėsgalimybės

•• Visagalės (Visagalės (totipotentinėstotipotentinės)) –– apvaisintas kiaušinėlis, apvaisintas kiaušinėlis, zigota zigota (lot.: (lot.: totustotus –– visas, ištisas), duoda pradžią tiek visas, ištisas), duoda pradžią tiek embrionui, tiek ir jo augimą palaikantiems embrionui, tiek ir jo augimą palaikantiems audiniams gimdoje;audiniams gimdoje;

•• DaugiagalėsDaugiagalės ((polipotentinėspolipotentinės)) –– embriono ir embriono ir

•• Visagalės (Visagalės (totipotentinėstotipotentinės)) –– apvaisintas kiaušinėlis, apvaisintas kiaušinėlis, zigota zigota (lot.: (lot.: totustotus –– visas, ištisas), duoda pradžią tiek visas, ištisas), duoda pradžią tiek embrionui, tiek ir jo augimą palaikantiems embrionui, tiek ir jo augimą palaikantiems audiniams gimdoje;audiniams gimdoje;

•• DaugiagalėsDaugiagalės ((polipotentinėspolipotentinės)) –– embriono ir embriono ir •• DaugiagalėsDaugiagalės ((polipotentinėspolipotentinės)) –– embriono ir embriono ir ankstyvojo vaisiaus lytinių organų audinio ląstelės ankstyvojo vaisiaus lytinių organų audinio ląstelės --duoda pradžią visoms ląstelėms, kurios vystosi iš duoda pradžią visoms ląstelėms, kurios vystosi iš mezodermosmezodermos, , endodermosendodermos ir ir ektodermosektodermos;;

•• VienagalėsVienagalės ((unipotentinėsunipotentinės) ) –– dažniausiai tai dažniausiai tai suaugusio organizmosuaugusio organizmo normaliomis sąlygomis normaliomis sąlygomis organizme viena kryptimi besidiferencijuojančios organizme viena kryptimi besidiferencijuojančios kamieninės ląstelės.kamieninės ląstelės.

•• DaugiagalėsDaugiagalės ((polipotentinėspolipotentinės)) –– embriono ir embriono ir ankstyvojo vaisiaus lytinių organų audinio ląstelės ankstyvojo vaisiaus lytinių organų audinio ląstelės --duoda pradžią visoms ląstelėms, kurios vystosi iš duoda pradžią visoms ląstelėms, kurios vystosi iš mezodermosmezodermos, , endodermosendodermos ir ir ektodermosektodermos;;

•• VienagalėsVienagalės ((unipotentinėsunipotentinės) ) –– dažniausiai tai dažniausiai tai suaugusio organizmosuaugusio organizmo normaliomis sąlygomis normaliomis sąlygomis organizme viena kryptimi besidiferencijuojančios organizme viena kryptimi besidiferencijuojančios kamieninės ląstelės.kamieninės ląstelės.


Kamieninių ląstelių diferenciacijos galimybėsKamieninių ląstelių diferenciacijos galimybės


Kamieninių ląstelių diferenciacijaKamieninių ląstelių diferenciacijaDiferenciacija Diferenciacija – procesas, kurio metu nespecializuota ląstelė tampa specializuota, t.y. viena iš 200 rūšių kūną sudarančių audinių diferencijuota ląstele.

DiferenciacijosDiferenciacijos metu vieni genai aktyvuojami, o kiti – tampa neaktyvūs. To dėka formuojasi specializuotos struktūros, audiniai, atliekantys tam tikrą funkciją.

Diferenciacija Diferenciacija – procesas, kurio metu nespecializuota ląstelė tampa specializuota, t.y. viena iš 200 rūšių kūną sudarančių audinių diferencijuota ląstele.

DiferenciacijosDiferenciacijos metu vieni genai aktyvuojami, o kiti – tampa neaktyvūs. To dėka formuojasi specializuotos struktūros, audiniai, atliekantys tam tikrą funkciją.

25

DediferenciacijaDediferenciacija – specializuotos ląstelės virtimas ląstele-pirmtaku;

TransdiferenciacijaTransdiferenciacija – specializuotos ląstelės persitvarkymas į kitos persitvarkymas į kitos paskirties specializuotą ląstelępaskirties specializuotą ląstelę(neaišku, ar šiame procese vyksta dediferenciacija).

Šie pavyzdžiai rodo, kad nediferencijuotos ląstelės nėra negrįžtamai nukreiptos viena vystymosi kryptimi

DediferenciacijaDediferenciacija – specializuotos ląstelės virtimas ląstele-pirmtaku;

TransdiferenciacijaTransdiferenciacija – specializuotos ląstelės persitvarkymas į kitos persitvarkymas į kitos paskirties specializuotą ląstelępaskirties specializuotą ląstelę(neaišku, ar šiame procese vyksta dediferenciacija).

Šie pavyzdžiai rodo, kad nediferencijuotos ląstelės nėra negrįžtamai nukreiptos viena vystymosi kryptimi Virginija Bukelskienė2011 m. vasaris

Transkripcijos faktoriai Nanog, Oct4 ir Sox2 palaiko nediferencijuotas EKL ląsteles

Indukuotų daugiagalių ląstelių gavimas

26

nediferencijuotas EKL ląsteles in vitro

Sutrikdžius šių transkripcijos faktorių ekspresiją, stebima nepilnavertiška EKL diferenciacija



Kamieninių ląstelių žymenysEmbrioninės kamieninės ląstelės žymenys


Kamieninių ląstelių žymenysSuaugusio organizmo kamieninės ląstelės žymenysSuaugusio organizmo kamieninės ląstelės žymenys

Virginija Bukelskienė 292011 m. vasaris



Kamieninių ląstelių signaliniai keliai


Apibendrinta kamieninių ląstelių signalinių kelių schema

Wnt/β-kateninoNotch;BMP/TGF β

Tai pagrindiniai signaliniai keliai, palaikantys audinių homeostazę, reguliuodami kamieninių ir pirmtakinių kamieninių ir pirmtakinių ląstelių populiacijos atsinaujinimą bei proliferaciją ir diferenciaciją.

Šių signalinių kelių sutrikimai gali duoti pradžią kancerogenezės procesui.



• Kamieninių ląstelių atsinaujinimas yra procesas, kuriam vykstant atsiranda vis daugiau kamieninių ląstelių, o kamieninių ląstelių sankaupa išlieka visą gyvenimą;

• Kamieninių ląstelių atsinaujinimas yra ląstelių dalinimasis išlaikant nediferencijuotą būseną;

• Atsinaujinimo programa apima vyksmų tinklą, kuriame balansuoja protoonkogenai (nulemiantys savęs atsinaujinimo programą), saugotojai nuo piktybinio proceso - navikų slopikliai (ribojantys ląstelių atsinaujinimą) ir priežiūrą tvarkantys navikų slopikliai (palaikantys genomo vientisumą);

• Atsakant į besikeičiančius audinių poreikius, kamieninės ląstelės pergyvena

ShSh. . HeHe, D. , D. NakadaNakada, S.J. , S.J. MorrisonMorrison. . MechanismsMechanisms ofof StemStem CellCell SelfSelf--Renewal.Renewal. AnnualAnnualReviewReview ofof CellCell andand DevelopmentalDevelopmental BiologyBiology, 2009, 25: 377, 2009, 25: 377--406.406.

• Atsakant į besikeičiančius audinių poreikius, kamieninės ląstelės pergyvena ląstelių ciklo būsenos ir vystymosi potencialo pakitimus laike, įvairiais gyvenimo laikotarpiais reikalaujančius skirtingų savęs atsinaujinimo programų;

• Bėgant laikui, dėl atsinaujinimo programų pakitimų silpnėja audiniųregeneracinės galimybės;

• Vėžys atsiranda dėl mutacijų, kurios netinkamai aktyvina atsinaujinimo programą.


Skirtingose nišose skirtingo diferenciacijos lygio ląstelės

Epidermio kamieninės ląstelės gali būti randamos plauko folikuloje, interfolikuliniame epidermyje ir riebalinėje liaukoje. Tačiau, plauko šaknies srityje esančių kamieninių

ląstelių daugiagališkumo savybės yra stipresnės negu esančiųjų kitose srityse.


IŠORINIAI:„Nišoje“ ląsteles supanti aplinka palaiko jas Nišoje“ ląsteles supanti aplinka palaiko jas nediferencijuotoje būsenojenediferencijuotoje būsenoje,, bet jei ląstelė iš jos jei ląstelė iš jos išeina, ji pradeda jausti išeina, ji pradeda jausti kaimyninių diferencijuotų kaimyninių diferencijuotų ląstelių įtaką, ląstelių įtaką, pastarosios ją nukreipia diferenciacijos linkme; išoriniais laikomi ir kitų ląstelių sekretuojami veiksniai;

VIDINIAI:Kamieninių ląstelių pusiausvyra pusiausvyra tarp ramybės tarp ramybės būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo

IŠORINIAI:„Nišoje“ ląsteles supanti aplinka palaiko jas Nišoje“ ląsteles supanti aplinka palaiko jas nediferencijuotoje būsenojenediferencijuotoje būsenoje,, bet jei ląstelė iš jos jei ląstelė iš jos išeina, ji pradeda jausti išeina, ji pradeda jausti kaimyninių diferencijuotų kaimyninių diferencijuotų ląstelių įtaką, ląstelių įtaką, pastarosios ją nukreipia diferenciacijos linkme; išoriniais laikomi ir kitų ląstelių sekretuojami veiksniai;

VIDINIAI:Kamieninių ląstelių pusiausvyra pusiausvyra tarp ramybės tarp ramybės būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo

37

būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo diferenciacijosdiferenciacijos kryptimi viduląstelinioviduląstelinio signalo signalo perdavimo kaskadą perdavimo kaskadą ir aktyvina tam tikrus būtinus transkripcijos faktorius.

LIKIMAS:Kamieninių ląstelių lKamieninių ląstelių likimas nišoje ikimas nišoje priklauso nuo jų sugebėjimo integruoti išorinius ir vidinius signalus,„sprendimui“ įtaką daro ir ląstelių buvimo vieta bei laikas.

būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo būsenos, save palaikančio dalinimosi ir nukreipimo diferenciacijosdiferenciacijos kryptimi viduląstelinioviduląstelinio signalo signalo perdavimo kaskadą perdavimo kaskadą ir aktyvina tam tikrus būtinus transkripcijos faktorius.

LIKIMAS:Kamieninių ląstelių lKamieninių ląstelių likimas nišoje ikimas nišoje priklauso nuo jų sugebėjimo integruoti išorinius ir vidinius signalus,„sprendimui“ įtaką daro ir ląstelių buvimo vieta bei laikas.


Nišoje esančių ląstelių savybes ir būseną lemia:

• Ląstelių tarpusavio santykiai nišoje;• Nišoje esančiųjų ir kaimyninių ląstelių kontaktai;• Kamieninių ląstelių sąveika su:

– adhezijos molekulėmis ;– ekstraląstelinės aplinkos komponentais;

• Ląstelių tarpusavio santykiai nišoje;• Nišoje esančiųjų ir kaimyninių ląstelių kontaktai;• Kamieninių ląstelių sąveika su:

– adhezijos molekulėmis ;– ekstraląstelinės aplinkos komponentais;– deguonies kiekiu;– augimą skatinančiais veiksniais;– citokinais;– fizine-chemine aplinka:

• pH, jonine jėga, metabolitais

– deguonies kiekiu;– augimą skatinančiais veiksniais;– citokinais;– fizine-chemine aplinka:

• pH, jonine jėga, metabolitais


Plauko folikulo kamieninės ląstelės tarnauja funkcine niša melanocitų kamieninėms ląstelėms

Melanocitų ir plauko folikulo kamieninės ląstelės dalinasi bendra dalinasi bendra niša. niša.

Plauko folikulo ląstelės, ekspresuodamos daug TGF-β2, nulemia melanocitų kamieninių ląstelių ramybę, kamieniškumą ir ilgai besitęsiantį melanocitų kamieninių ląstelių atsinaujinimo procesą.

TGF-β signalo perdavimo sutrikimas nišoje indukuoja pirmalaikęir nevisavertę melanocitų kamieninių ląstelių diferenciaciją.

C.Blanpain and P.A. Sotiropoulou. A Dominant Role of the Hair Follicle Stem Cell Niche in Regulating Melanocyte Stemness. Cell Stem Cell, 6(2), 95-96, 2010.C.Blanpain and P.A. Sotiropoulou. A Dominant Role of the Hair Follicle Stem Cell Niche in Regulating Melanocyte Stemness. Cell Stem Cell, 6(2), 95-96, 2010.


SMAD kelias:TGF-β jungiasi su II tipo receptoriumi, kuris yra serino/treonino kinazė, katalizuojanti I-mo tipo receptoriaus fosforilinimą. Aktyvintas I-mo tipo receptorius fosforilina pasirinktus R-SMAD. R-SMAD formuoja kompleksą su SMAD4. Vėliau SMAD kompleksai keliauja į branduolį, kur jie reguliuoja taikininių genų transkripciją.

TGF- β signalinis kelias

Nuo SMAD nepriklausomas kelias:TGF-β signalas gali eiti ir kitais, nuo SMAD nepriklausomais keliais -aktyvinti ERK, JNK, p38, MAPK ir kt. kaskadas.

TGF-β signalinis kelias normaliose ląstelėse siejamas su antiproliferaciniu, apoptoziniu atsaku.


Plauko folikulo regeneracijosmetu plauko folikulokamieninės ląstelės(mėlynos) sąveikaudamos sumelanocitų kamieninėmisląstelėmis (raudonos)diferencijuojasi į greitaibesidauginančias matriksoląsteles (rudos), kurios

Nesant TGF-β signalo, nišoje vyksta pirmalaikė melanocitų diferenciacija , kuri nulemia melanocitų išsekimą ir plaukų žilimą.

ląsteles (rudos), kuriosmigruoja plauko matriksu, irtampa spalvotomis plaukoląstelėmis.


Plauko folikulos kamieninės ląstelės tarnauja funkcine niša melanocitų kamieninėms ląstelėms

Parodyta, kad plauko folikulo kamieninės ląstelės produkuoja daug, transmembraninio, XVII kolageno, kuris reikalingas ne tik plauko folikulo, bet ir melanocitų kamieninių ląstelių egzistencijai.

ShSh. . TanimuraTanimura, Y. , Y. TadokoroTadokoro, K. , K. InomataInomata, N. , N. BinhBinh, W. , W. NishieNishie, S. , S. YamazakiYamazaki, H. , H. NakauchiNakauchi, Y. , Y. TanakaTanaka, J.R. , J.R. McMillanMcMillan, D. , D. SawamuraSawamura, K. , K. YanceyYancey, H. , H. ShimizuShimizu, E.K. , E.K. NishimuraNishimura. . Follicle Stem Cells ProvideFollicle Stem Cells Provide a a FunctionalFunctionalNicheNiche forfor MelanocyteMelanocyte StemStem CellsCells. . Cell Stem Cell 8, 177Cell Stem Cell 8, 177––187, February 4, 2011187, February 4, 2011

Tačiau melanocitų kamieninės ląstelės pačios neprodukuoja šio kolageno, bet juo dalinasi su plauko folikulo kamieninėmis ląstelėmis tiesiogiai su jomis besiliesdamos.


A: Pelės, kurios turėjo mutaciją šio kolageno gene, buvo žilos ir greitai pliko.

A

B

A: Pelės, kurios turėjo mutaciją šio kolageno gene, buvo žilos ir greitai pliko.

Transgeninės pelės, turinčios įvestą XVII kolageno geną, išsaugo melanocitų kamienines ląsteles; tai rodo, kad plauko folikulo kamieninės ląstelės funkcionuoja kaip kritiniai melanocitų kamieninių ląstelių nišos reguliavimo komponentai.

Normali XVII kolageno geno atžvilgiu heterozigotinė pelė.

B: Pigmentai plauko svogūnėlio melanoblastuose (pažymėta Bg [___] ).


Įminta viena audinių regeneracijos mįslėĮminta viena audinių regeneracijos mįslėarba

Kamieninių ląstelių reguliavimas ROS pagalbaKamieninių ląstelių reguliavimas ROS pagalba

• Šiuolaikinė ląstelės biologija stengiasi suprasti procesus, kontroliuojančius pusiausvyrą tarp efektyvios audinių regeneracijos ir tikslios kamieninės ląstelės funkcijų reguliacijos;

• Mokslininkai atrado “genetinį perjungimą”, siejamą su oksidaciniu stresu, kuris valdo kamieninių ląstelių funkcionavimą – proliferaciją, diferenciaciją, žūtį;žūtį;

• Norėdami suprasti žmogaus kamieninės ląstelės reguliacinius procesus , jie modeline sistema pasirinko vaisinės muselės (Drosophila) , kurios genetinis aparatas daugeliu aspektų yra panaši į žmogaus genetinę struktūrą, žarnyno ląsteles;

• Buvo analizuoti 2 genai - Nrf2 ir Keap1, Nrf2 ir Keap1, kurie yra žinomi kaip ląstelės atsako į oksidacinį stresą reguliatoriai.

ChCh..E. Hochmuth, BE. Hochmuth, B.. Biteau, DBiteau, D.. Bohmann, and HBohmann, and H.. JasperJasper. . RedoxRedox Regulation by Keap1 and Nrf2 ControlsRegulation by Keap1 and Nrf2 ControlsIntestinalIntestinal StemStem CellCell ProliferationProliferation inin DrosophilaDrosophila. . Cell Stem Cell Cell Stem Cell , , 88: : 188188––199, February 4, 2011 199, February 4, 2011 ..


Buvo žinoma:

Ramybės būsenoje transkripcijos faktorius Nrf2 sąveikauja su citoplazmoje lokalizuotu su aktinu sujungtu baltymu Keap1. Ši sąveika palaiko žemą bazinę Nrf2-reguliuojamų genų raišką . Tačiau, atpažinus signalus, kuriuos perduoda ROS-ai, Nrf2 atsipalaiduoja nuo Keap1, keliauja į branduolį ir aktyvina daugelio ląstelę apsaugančių genų raišką.


• Nrf2 (transkripcijos faktorių “cap-and-collar” (Cnc) šeimos narys) neutralizuoja perteklinį ROS-ų kiekį ląstelėje indukuodamas genus, koduojančius svarbiausias antioksidantines molekules, tokias kaip fermentai, dalyvaujantys glutadiono (glutathione) ir tioredoksino(thioredoxin) metabolizme, bei antioksidantinius fermentus, tokius kaip peroksiredoksinai (peroxiredoxine);

Šiame straipsnyje teigiama

Nrf2 aktyvumas kamieninėse ląstelėseNrf2 aktyvumas kamieninėse ląstelėse

(thioredoxin) metabolizme, bei antioksidantinius fermentus, tokius kaip peroksiredoksinai (peroxiredoxine);

• Priešingai kitiems ląstelių tipams, kamieninėse ląstelėse Nrf2 yra aktyvus net tada, kai nėra streso; bet nustatyta ir tai, kad Nrf2 stabdo kamieninių ląstelių dalinimąsi;

• Tik tada, kai Nrf2 po sąveikos su baltymu Keap1 yra nuslopinamas , ląstelė gali pradėti dalintis;


• Nrf2 dalyvauja ROS kiekio mažinimo ląstelėje procese ir tai yra tas mechanizmas, kuris padeda Nrf2 “nuspręsti” ar vaisinės muselės kamieninės ląstelės pradės daugintis ar ne:

muselės žarnyno kamieninių ląstelių dauginimasis gali prasidėti tik tada, kai ROS lygis auga ir tęsis tol, kol Nrf2 “turės darbo”; ROS-ų kiekiui sumažėjus, jo veiklą blokuoja Keap1, ląstelė pradeda daugintis, ROS-ų kiekis vėl didėja;

• Šis perjungimas yra kritinis streso jutiklis, kuris leidžia tiksliai kontroliuoti kamieninių ląstelių aktyvumą vaisinės muselės žarnyno kamieninėse ląstelėse;

Nrf2 faktoriui priskiriamas “sprendimo” teisėNrf2 faktoriui priskiriamas “sprendimo” teisė

ląstelėse;• Tyrėjai nustatė, kad , jei Nrf2 funkcija sutrinka, muselės žarnynas

degeneruoja nuo kamieninių ląstelių perprodukcijos

• Autoriai tikisi, kad šis faktas paskatins kitus mokslininkus tęsti tokius tyrimus, panaudojant kitus modelius – gyvūnų ir žmogaus ląsteles

• Jei šis atradimas pasitvirtins, tai paskatins naujų gydymo schemų, leidžiančių kontroliuoti kamieninių ląstelių proliferaciją, atsiradimą;

• Autoriai sprendžia klausimus, iš kur Keap1 žino, kad yra signalas iš pažeisto audinio? Kas vyksta “pasroviui” ir “prieš srovę”?


TranskripcijosTranskripcijos faktoriųfaktorių Keap1 Keap1 irirNrf2/Nrf2/CncCCncC vaidmvaidmensens žžarnynoarnynokamieninėsekamieninėse ląstelėsesląstelėses modelismodelis ::

A. Nrf2/CncC indukuoja antioksidantiniųgenų, dalyvaujančių mažinant ROS kiekįžarnyno kamieninėse ląstelėsese, raišką ir tokiu būdu apsaugo ląsteles, tačiauriboja šių ląstelių proliferaciją;

B. Keap1 sąveikaujant su CncC,slopinamas nuo Keap 1 priklausomas

A B


slopinamas nuo Keap 1 priklausomasROS-ų kiekio mažinimas, atsakant į įvairius stresus ar mitogeninę stimuliaciją, prasideda žarnyno kamieninių ląsteliųproliferacija

TokiuTokiu būdubūdu, , Keap1/Keap1/CncCCncC signalinissignalinis modulismodulis žžarnynoarnyno kamieninėsekamieninėse ląstelėseseląstelėsesebalansuojabalansuoja ant ant proliferacijosproliferacijos ((audinioaudinio regeneracijosregeneracijos) ) irir ROSROS--ų ų koncentracijoskoncentracijospalaikymopalaikymo ribosribos::užblokavus Nrf2 raišką baltymu Keap1, didėja ROS-ų koncentracija, proliferacijaauga; ROS kiekiui padidėjus, Nrf2/Keap1 sąveika išyra, Nrf2 vėl įsijungia į ROS koncentracijos mažinimo procesą, proliferacija sustoja.

Kamieninių ląstelių populiacijos atsinaujinimas Kamieninių ląstelių populiacijos atsinaujinimas suaugusiame organizme: ROS vaidmuosuaugusiame organizme: ROS vaidmuo

Šiame straipsnyje teigiama, kad smegenų kilmės nervinių ląstelių pirmtakuose ROS gali tarnauti kaip antriniai tarpininkai, aktyvuojantys normalius ląstelinius procesus.

Nustatyta, kad proliferuojantys, savo populiaciją atnaujinantys daugiagaliai nervinių ląstelių pirmtakai palaiko aukštą ROS lygį ir yra jautrūs ROS koncentracijos pakitimams.

J.E. J.E. LeLe BelleBelle, N.M. , N.M. OrozcoOrozco, A.A. , A.A. PaucarPaucar, J.P. , J.P. SaxeSaxe, J. , J. MottahedehMottahedeh, A.D. , A.D. PylePyle, H. , H. WuWu. . ProliferativeProliferativeNeuralNeural StemStem CellsCells HaveHave HighHigh EndogenousEndogenous ROS ROS LevelsLevels thatthat RegulateRegulate SelfSelf--RenewalRenewal andand NeurogenesisNeurogenesisinin a PI3K/Akta PI3K/Akt--DependantDependant MannerManner. . CellCell StemStem CellCell, 8(1), 7: 59, 8(1), 7: 59--71, 71, JanuaryJanuary 2011.2011.


Rasta, kad tarpininkaujant ROS-ams, nervinių kamieninių ląstelių atsinaujinimo suaktyvėjimas ir neurogenezė buvo priklausomi nuo PI3K/Akt signalinio kelio.

Farmakologinės ar genetinės manipuliacijos, mažinančios ROS lygį ląstelėje, trukdė normaliam nervinių kamieninių ląstelių atsinaujinimui tiek in vivo, tiek ir in vitro. Šis faktas gali turėti didelės reikšmės smegenų pažeidimų atsiradimui bei su tuo susijusių ligų gydymui.

Savęs atnaujinimas vyksta dalyvaujant ir tarpusavyje sąveikaujant transkripcijos faktoriams Oct4-Sox2-Nanog, kurie neigiamai veikia diferenciacijos procese dalyvaujančius genus.

Leukemiją inhibuojančio (LIF) ir kaulų

Savęs atnaujinimas vyksta dalyvaujant ir tarpusavyje sąveikaujant transkripcijos faktoriams Oct4-Sox2-Nanog, kurie neigiamai veikia diferenciacijos procese dalyvaujančius genus.

Leukemiją inhibuojančio (LIF) ir kaulų

Embriono kamieninės ląstelės daugiagalių savybių reguliacija

Leukemiją inhibuojančio (LIF) ir kaulų morfogenezės faktorių (BMP) signalo perdavimas stabdo diferenciacijąinhibuodami MAPK signalinį kelią, kurį aktyvuoja autokrininis fibroblastų augimo faktorius (FGF).

Leukemiją inhibuojančio (LIF) ir kaulų morfogenezės faktorių (BMP) signalo perdavimas stabdo diferenciacijąinhibuodami MAPK signalinį kelią, kurį aktyvuoja autokrininis fibroblastų augimo faktorius (FGF).

Tai pagrindiniai procesai, kurie lemia embriono kamieninės ląstelės atsinaujinimo procesą inhibuodami diferenciaciją.

Ląstelių kultūroje in vitro šios ląstelės dauginasi tol, kol neatsiranda pakankamai diferenciaciją skatinančių veiksnių; embrioninės ląstelės gali pradėti spontaniškai diferencijuotis, kai jos pasiekia didelį tankį kultūroje ir susikaupia daug FGF, o LIF/BMP atsargos išnaudojamos. 50Virginija Bukelskienė2011 m. vasaris

Viduląstelinė audinių ląstelių atsinaujinimo reguliacija. Atskirų gyvenimo tarpsnių ląstelės ciklo reguliacijos skirtumai.

Embrioninės ląstelėse yra pastoviai aktyvus ciklinas E-CDK2, kuris hiperfosforilina ir inaktyvuoja Rb. Tai lemia trumpą ląstelės ciklo G1 fazę, lemia trumpą ląstelės ciklo G1 fazę, greitą G1-S perėjimą, o įsijungiant į S fazę - nedidelę priklausomybę nuo mitogeninių signalų .


Viduląstelinė audinių ląstelių atsinaujinimo reguliacija.Atskirų gyvenimo tarpsnių ląstelės ciklo reguliacijos skirtumai.

Vaisiaus kamieninėse ląstelėse mitogenai skatina santykinai greitą G1-S perėjimą kooperuojantis ciklinui G1-S perėjimą kooperuojantis ciklinui D ir CDK4/6 ir ciklinui E-CDK2, kurie inaktyvuoja Rb šeimos baltymus.



Jauname organizme daug yra “tylinčių” kamieninių ląstelių. Nesant mitogeninių signalų, CDK ciklinus bei G1-S perėjimą stabdo tokie ląstelės G1-S perėjimą stabdo tokie ląstelės ciklo slopikliai, kaip Ink4 ir Cip/Kip šeimos baltymai. Dėl to Rb yra hipofosforilintas ir slopina E2F, nulemdamas G2 esančių ląstelių ramybės būseną. Mitogeninė stimuliacija mobilizuoja šias ląsteles į ciklą aktyvuodama ciklino D ekspresiją.



Seno organizmo kamieninėse ląstelėse slopinami ciklino-CDK kompleksuai sumažina kamieninių ląstelių jautrumą mitogeniniams signalams. Dėl šių mitogeniniams signalams. Dėl šių priežasčių kamieninės ląstelės arba visai negali įsijungti į ląstelės ciklą, arba dalinimasis labai sulėtėja.


Kamieninės ląstelės gydymui

PANAUDOJIMAS

gydymui


Virginija Bukelskienė 562011 m. vasaris


Parkinsono ligos gydymas-2010

Gydymo schema:Gydymo schema: apruoštos apruoštos autologinės kaulų čiulpų ląstelės autologinės kaulų čiulpų ląstelės suleidžiamos į stuburo kanalą po suleidžiamos į stuburo kanalą po voratinkliniu dangalu.voratinkliniu dangalu.


Rekomendacijos Parkinsono ligos gydymui-2011• Gydant neurodegeneratyvines ligas labai svarbu, kad ląstelės būtų

pateikiamos saugiai ir patikimai, o transplantuotos ląstelės prigytų, pažeidimo vietoje pasidaugintų tiek, kiek reikia, bet nepasisėtų periferiniuose organuose.

• Šiame straipsnyje pirmą kartą aprašomas neinvazinis mezenchiminiųkamieninių ląstelių pateikimas per nosį į vienoje smegenų pusėje neurotoksinu pažeistas žiurkės smegenis; toks pažeidimas sukėlė Parkinsono ligą;

• Gydant neurodegeneratyvines ligas labai svarbu, kad ląstelės būtų pateikiamos saugiai ir patikimai, o transplantuotos ląstelės prigytų, pažeidimo vietoje pasidaugintų tiek, kiek reikia, bet nepasisėtų periferiniuose organuose.

• Šiame straipsnyje pirmą kartą aprašomas neinvazinis mezenchiminiųkamieninių ląstelių pateikimas per nosį į vienoje smegenų pusėje neurotoksinu pažeistas žiurkės smegenis; toks pažeidimas sukėlė Parkinsono ligą;

Therapeutic Efficacy of Intranasally Delivered mesenchymal stem cells in a rat model of Parkinson disease. L. Danielyan, R. Schäfer, A. von Ameln-Mayerhofer, F. Bernhard, S. Verleysdonk, M. Buadze, A. Lourhmati, K. Tim, F. Schaumann, B. Schmid, Ch. Koehle, B. Proksch, R. Weissert, H.M. Reichardt, J. van den Brandt, H.G. Buniatian, M. Schwab, Ch.H. Gleiter, W.H. Frey II. Rejuvenation research. 14(1), 2011 Feb 3

• Žiurkėms į kiekvieną šnervę du kartus per 2 min. buvo įpūsta po 6 μl ląstelių suspensijos, paruoštos hialuronidazės tirpale, po valandosprocedūra (2 k. per 2 min.) pakartota, bet ląstelės (3-500 tūkst/24μl) suspenduotos PBS-e. Po 3 dienų dar kartą buvo pateikta 300 tūkst. ląstelių.

• Žiurkėms į kiekvieną šnervę du kartus per 2 min. buvo įpūsta po 6 μl ląstelių suspensijos, paruoštos hialuronidazės tirpale, po valandosprocedūra (2 k. per 2 min.) pakartota, bet ląstelės (3-500 tūkst/24μl) suspenduotos PBS-e. Po 3 dienų dar kartą buvo pateikta 300 tūkst. ląstelių.


Rekomendacijos Parkinsono ligos gydymui-2011

• Iš maždaug 1 ml. žiurkei per nosį pateiktų GFP žymėtų ląstelių, bent 4,5 mėn. išgyveno 24 proc., 3 proc. iš visų pateiktų jų aktyviai proliferavo;

• Baigus bandymą , tokiu būdu įvestos ląstelės buvo aptiktos uoslės stormenyje, smegenų žievėje, hipokampe, dryžuotajame kūne, smegenėlėse, smegenų kamiene ir nugaros smegenyse;

• Per nosį pateiktosios GFP žymėtos mezenchiminės ląstelės stabdė dopamino lygio mažėjimą pažeistajame pusrutulyje;

• Iš maždaug 1 ml. žiurkei per nosį pateiktų GFP žymėtų ląstelių, bent 4,5 mėn. išgyveno 24 proc., 3 proc. iš visų pateiktų jų aktyviai proliferavo;

• Baigus bandymą , tokiu būdu įvestos ląstelės buvo aptiktos uoslės stormenyje, smegenų žievėje, hipokampe, dryžuotajame kūne, smegenėlėse, smegenų kamiene ir nugaros smegenyse;

• Per nosį pateiktosios GFP žymėtos mezenchiminės ląstelės stabdė dopamino lygio mažėjimą pažeistajame pusrutulyje; dopamino lygio mažėjimą pažeistajame pusrutulyje;

• Elgesiuo analizės rezultatai po 40-110 dienų po 1 mln. ląstelių pateikimo per nosį patvirtino iki 68 proc. (nuo normos) pagerėjusius motorinės funkcijos rezultatus ;

• Tokiu būdu pateiktos ląstelės pažeistoje smegenų dalyje iki kontrolinio lygio sumažino uždegiminių citokinų koncentraciją ;

• Mezenchiminių ląstelių pateikimas per nosį yra daug žadantis neinvazinis ląstelių pateikimo būdas, kuris galėtų pakeisti traumuojančias chirurgines ląstelių transplantacijos procedūras.

dopamino lygio mažėjimą pažeistajame pusrutulyje;

• Elgesiuo analizės rezultatai po 40-110 dienų po 1 mln. ląstelių pateikimo per nosį patvirtino iki 68 proc. (nuo normos) pagerėjusius motorinės funkcijos rezultatus ;

• Tokiu būdu pateiktos ląstelės pažeistoje smegenų dalyje iki kontrolinio lygio sumažino uždegiminių citokinų koncentraciją ;

• Mezenchiminių ląstelių pateikimas per nosį yra daug žadantis neinvazinis ląstelių pateikimo būdas, kuris galėtų pakeisti traumuojančias chirurgines ląstelių transplantacijos procedūras.



Smegenų histologinė analizė po 6,7 mėnesio po 300 tūkst. GFP ir DAPI žymėtų mezenchiminių ląstelių pateikimo per nosį:A – transplantuotos GFP ir DAPI žymėtos ląstelės dryžuotajame kūne B – transplantuotos žymėtos ląstelės, išsidėsčiusios šalia į siūlą panašios struktūros;C – transplantuotos žymėtos mezenchiminės ląstelės šalia nervinių skaidulų, žymėtų antikūnais prieš tubuliną-β III (raudona);D – transplantuotos žymėtos mezenchiminės ląstelės šalia lygiųjų raumenų α-aktino (raudona), esančio kapiliare.



• Kamieninių ląstelių pateikimas per nosį – puiki neinvazinė alternatyva chirurginiam kamieninių ląstelių pateikimo būdui;

• Mezencimines kamienines ląsteles įsitvirtinti smegenų pažeidimo vietoje skatina smegenų kilmės neurotrofinis faktorius (BDNF),tarnaujantis kaip mezenchiminių ląstelių migraciją skatinantis tarnaujantis kaip mezenchiminių ląstelių migraciją skatinantis faktorius (smegenyse jo randama sergant Parkinsono ir Alzheimerioligomis);

• Per nosį pateiktos mezenchiminės kamieninės ląstelės pažeidimo vietoje, matyt, funkcionuoja labiau kaip nervinį audinį apsaugančios ir priešuždegiminiu veikimu pasižyminčios ląstelėsnegu pakeičiančios pažeistus dopaminerginius neuronus;


Rūkorių plaučių gydymui Rūkorių plaučių gydymui –– riebalinės ląstelėsriebalinės ląstelės

• Riebalinės kilmės kamieninės ląstelės produkuoja augimo faktorius, kurie stabdo endotelio ląstelių apoptozę;

• Pelės plaučių emfizema eksperimentiškai buvo sukelta 4 mėnesius laikant gyvūnus cigarečių dūmuose;

• Riebalinės kamieninės ląstelės buvo gautos iš riebalinio sluoksnio, kultūroje in vitrošios ląstelės produkavo daug augimą skatinančių veiksnių, kurie apsaugojo endotelio ląsteles nuo apoptozinės žūties;

• Padaugintos ląstelės buvo suleistos į pelės uodegos veną; plaučiuose šios ląstelės

K.S.SchweitzerK.S.Schweitzer, , B.H.JohnstoneB.H.Johnstone, , J.GarrisonJ.Garrison, N.I. , N.I. RushRush, S. , S. CooperCooper, D.O. , D.O. TraktuevTraktuev, , D.FengD.Feng, J.J. , J.J. AdamowiczAdamowicz, M. , M. DemarkDemark, A. , A. FisherFisher, K. , K. KamockiKamocki, M. , M. BethBeth BrownBrown, R.G. , R.G. PressonPresson, , Jr.HalJr.Hal E. E. BroxmeyerBroxmeyer, K.L. , K.L. MarchMarch andandI.PetracheI.Petrache. . AdiposeAdipose StemStem CellCell TreatmentTreatment inin MiceMice AttenuatesAttenuates LungLung andand SystemicSystemic InjuryInjury InducedInduced bybyCigaretteCigarette SmokingSmoking.. American Journal of Respiratory and Critical Care MedicineAmerican Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 183183:: 215215--225, 2011225, 2011


• Padaugintos ląstelės buvo suleistos į pelės uodegos veną; plaučiuose šios ląstelės buvo aptinkamos iki 21-os dienos;

• Transplantuotos ląstelės pagerino plaučių funkciją, sumažino uždegiminę audinio infiltraciją ir, matyt, dėl parakrininio efekto, pagerino kraujagyslių būklę;

• Gydomasis ląstelių poveikio efektas buvo pakartotas naudojant kondicionuotą kondicionuotą adipogeninių ląstelių auginimo terpę;adipogeninių ląstelių auginimo terpę;

Kamieninės ląstelės ankstyvojo kurtumo Kamieninės ląstelės ankstyvojo kurtumo gydymui gydymui

• Modeliu pasirinktos A/J linijos pelės, kurios nuo 25-tos amžiaus dienos netenka klausos (Cdh23ahl alelės homozigota; žmogaus organizme panaši genetinė liga DFNB12)

• Klausos atstatymui naudotos žmogaus nosies gleivinės kilmės kamieninės ląstelės, apibūdintos kaip mezenchiminės kamieninės ląstelės (turi CD44, Stro-1 ir

S. R. S. R. PanditPandit, J.M. , J.M. SullivanaSullivana, V. , V. EggeraEggera, A.A. , A.A. BoreckiaBoreckia, , Sh.OleskevichaSh.Oleskevicha. . Functional Effects of Adult Human Functional Effects of Adult Human Olfactory Stem Cells on EarlyOlfactory Stem Cells on Early--onsetonset SensorineuralSensorineural HearingHearing LossLoss. . StemStem CellsCells, , Accepted manuscript online: Accepted manuscript online: 10 FEB 201110 FEB 2011

mezenchiminės kamieninės ląstelės (turi CD44, Stro-1 ir vimentino žymenis) ir galinčios diferencijuotis į mezenchimines ląsteles (adipocitus ir osteocitus) padaugintos kultūroje;

• 1,0-1,5 µl paruoštos (4-15 tūkst. ląst/µl) šių ląstelių suspensijos atlikus kochleostomiją suleista per 1-2 min. į sraigės ertmę


KamieninKamieninėės ls ląąstelstelėės s nosiesnosies gleivingleivinėėjeje

Nosies gleivinę galima suskirtyti į du sluoksnius: epitelio sluoksnį ir gleivinę,kurias skiria bazinė membrana.

Horizontalios bazalinės ląstelės - nervinės kamieninės ląstelės -

65

A. Mackay-Sim. Stem cells and their nischein the adult olfactory mucosa. Archives Itallennes de Biologie, 148: 47-58, 2010.

- nervinės kamieninės ląstelės -yra išsidėsčiusios ant bazalinės membranos. Sferinės bazalinės ląstelės, daugiagaliai pirmtakai, migruoja nuo bazalinės membranos ir duoda pradžią sensoriniams neuronams.



REZULTATAI:ü

Garso priėmimo slenkstis buvo patikimai žemesnis toje pelių grupėje, kur buvo suleistos kamieninės ląstelės.



Pažymėtina, kad suaugusio žmogaus ląstelės, kilusios iš nosies gleivinės , nesiintegruoja į sraigės audinius, bet lieka perilimfinėse ertmėse ir tokiu būdu dalyvauja klausos funkcijos procese; Tai gali būti apibūdinama kaip parakrininis efektas: kamieninės ląstelės, matyt, išskiria chemines medžiagas, kurios padeda išsaugoti girdėjimo procese dalyvaujančių ląstelių funkciją, neįsijungdamos į vidinės ausies audinius.

Žymėtos kamieninės ląstelės įvairiose sraigės srityse nuo Žymėtos kamieninės ląstelės įvairiose sraigės srityse nuo momento po transplantacijos iki 2 savaičių po momento po transplantacijos iki 2 savaičių po operacijos;operacijos;


Kamieninės ląstelės potrauminiam Kamieninės ląstelės potrauminiam kurtumo atkūrimui suaugusiame organizmekurtumo atkūrimui suaugusiame organizme

• Po eksperimentinės garso traumos , po 2 dienų, atlikus kochleostomiją, į sraigės ertmę buvo suleistos epitelio kamieninės/pirmtakinės ląstelės, išskirtos iš suaugusios pelės liežuvio, gerai besidauginančios in vitro, turinčio epitelinių ląstelių žymenį p63;

• Po 4 savaičių po ląstelių suleidimo tiriamųjų pelių organizme buvo registruotas žymiai žemesnis garso registravimo slenkstis;

J.M. .M. SullivanSullivan, M.A. , M.A. CohenCohen,, S. R. S. R. PanditPandit,, R.S. R.S. SahotaSahota, A. A. , A. A. BoreckiBorecki, , ShSh. . OleskevichOleskevich. . Effect of epithelial Effect of epithelial stem cell transplantation on noisestem cell transplantation on noise--induced hearing loss in adult mice induced hearing loss in adult mice . . Neurobiology of DiseaseNeurobiology of Disease, , 4141((22)), , p. p. 552552--559559, , February 2011 February 2011 ..

registruotas žymiai žemesnis garso registravimo slenkstis;

• Po 4 savaičių rastą, kad transplantuotos epitelio kamieninės ląstelės integravosi į vidinės ausies audinius;

• Rezultatai rodo, kad gyvūnų modeliuose epitelio kamieninių/pirmtakinių ląstelių transplantacija gali sumažinti triukšmo sukeltą ototoksinį efektą

68skienėVirginija Bukel2011 m. vasaris

Šiandien sprendžiami kamieninių ląstelių mokslo klausimai:

• Bazinių mokslo žinių perkėlimas į kliniką;• Kamieninių ląstelių mobilizavimas audinių atkūrimu;i• Audinių inžinerijos strategijos;• Audinių inžinerijos strategijos;• Toksiškumo tyrimai in vitro, panaudojant kamienines ląsteles;• Bioetiniai kamieninių ląstelių gavimo ir tyrimo aspektai; • Tarptautiniai kamieninių ląstelių tyrimo rezultatų patentavimo

klausimai;• Regeneracinės medicinos pasiekimų intelektinės nuosavybės

problemos .


Kalifornijos Kalifornijos RegeneracinėsRegeneracinės medicinos institute 2008 m. buvo medicinos institute 2008 m. buvo surengtas kamieninių ląstelių nuotraukų konkursas surengtas kamieninių ląstelių nuotraukų konkursas


5

NeurosferaNeurosfera sudaryta iš nervinių ląsteliųsudaryta iš nervinių ląstelių--prmtakiųprmtakių, ląstelių konglomeratas pažymėtas ir , ląstelių konglomeratas pažymėtas ir nufotografuotas nufotografuotas fluorescenciniufluorescenciniu mikroskopu. Ląstelės, prilipusios prie substrato pradeda leisti mikroskopu. Ląstelės, prilipusios prie substrato pradeda leisti ataugas kurios akimirksniu tampa subrendusiu neuronų ataugas kurios akimirksniu tampa subrendusiu neuronų aksonaisaksonais. . Nuotrauką pateikė Pietų Kalifornijos universiteto Nuotrauką pateikė Pietų Kalifornijos universiteto MartinMartin PeraPera laboratorijos mokslininkai. laboratorijos mokslininkai. http://www.flickr.com/photos/cirm/sets/72157612563129695/


Tinklainės pigmentinis epitelis, diferencijuotas iš embrioninių ląsteliųTinklainės pigmentinis epitelis, diferencijuotas iš embrioninių ląstelių

32

Paspalvinta tinklainės pigmentinio epitelio ląstelių monosluoksnio nuotrauka, gauta naudojant skenuojantį elektroninį mikroskopą; tinklainės epitelio ląstelės diferencijuotos iš žmogaus embriono kamieninių ląstelių.Gautos ląstelės pagal įvairius žymenis, ląstelių formą, augimo pobūdį labai panašios į normalias tinklainėsepitelio ląsteles. Šios ląstelės lemia geltonosios dėmės, atsakingos už regėjimo aštrumą, būklę. Manoma, kadšios ląstelės ateityje galėtų būti naudojamos geltonosios dėmės regeneracijai.Nuotrauką pateikė David Hinton laboratorijos mokslininkai iš Pietų Kalifornijos universiteto. http://www.flickr.com/photos/cirm/3199244053/in/set-72157612563129695


Žmogaus embriono vystymosi nuo 3-ios iki 5-tos dienos vaizdai, užfiksuoti laike sustabdžius vaizdus, gautus naudojant videomikroskopavoimo metodą (fazokontrasto technika);

http://www.flickr.com/photos/cirm/3200184020/in/photostream/

nuotrauką pateikė Susan Fischer laboratorijos mokslininkai iš Kalifornijos universiteto, San Franciskas



Documents

Seminaro pranešimas