© Borgis - Nowa Medycyna 3/2012, s. 52-55
*Paweł Kowalczyk1, Katarzyna Hulka2, Dorota Dziuban3, Maciej Filocha1
Komórki macierzyste... przyjaciel czy wróg?
Stem Cells... friend or enemy?
1Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego
Dyrektor Placówki: prof. dr hab. Marek Niezgódka
2Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
Dziekan Wydziału: prof. dr hab. Joanna Pijanowska
3Zakład Biologii Molekularnej, Instytut Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk
Dyrektor Placówki: prof. dr hab. Piotr Zielenkiewicz
Summary
The development of modern technologies in the fields of genetics, biology and medicine can learn new unexplored mechanisms of human diseases. The ideal model for this type of study are stem cells. Thanks to them, it becomes possible to treat diseases such as various types of leukemia, brain, extensive burns, or the culturing of organs for transplantation. Stem cells are present in the human body throughout his life. The first distinguishing feature stem cells from the other is their ability to differentiate into different cell types, either during embryonic development (embryonic stem cells), whether a particular tissue – tissue stem cells, occurring mainly in those tissues in which there is a need to constantly produce new cells, such as bone marrow, intestine, epidermis. present also in peripheral blood and cord blood, and adult tissues of the human body, including tissue nerve, blood, retina of the eye. Stem cells have the ability to never-ending the number of divisions. From these beginnings arise all tissues in the body. They May also to differentiate into other cell types, serving as renewable source of cells for transplantation and therapy cell. Another very important feature of is asymmetric division. During normal cell mitosis nonnative produced two daughter cells both are identical to each other and with stem cell. So they are replicas of genetic and physical distribution is called a symmetrical.
Komórki macierzyste
Komórki macierzyste występują w organizmie człowieka przez całe jego życie. Pierwszą cechą wyróżniającą komórki macierzyste spośród innych jest ich zdolność do różnicowania w różne typy komórek, czy to podczas rozwoju zarodkowego (komórki macierzyste embrionalne), czy określonej tkanki – komórki macierzyste tkanek, występujące przede wszystkim w tych tkankach, w których istnieje konieczność stałego wytwarzania nowych komórek, jak np. w szpiku, jelitach, naskórku. Obecne są również w krwi obwodowej i krwi pępowinowej oraz w tkankach dorosłego organizmu człowieka, m.in. tkance nerwowej, krwi, siatkówce oka.
Komórki macierzyste posiadają zdolność do niekończącej się liczby podziałów. Z nich powstają zaczątki wszystkich tkanek w ludzkim organizmie. Mogą także różnicować się do innych typów komórek, służąc jako odnawialne źródło komórek do transplantacji i terapii komórkowych (1). Spektrum różnicowania zawęża się wraz z powstawaniem kolejnych pokoleń komórkowych, wyróżnia się zatem komórki: totipotentne, pluripotentne, ultipotentne i unipotentne. Kolejną bardzo ważną cechą jest asymetryczny podział. Podczas zwykłej mitozy komórek niemacierzystych powstające dwie komórki potomne są identyczne zarówno względem siebie, jak i względem komórki macierzystej. Są więc replikami genetycznymi i fizycznymi, podział taki nazywany jest symetrycznym.
Charakterystyka komórek macierzystych
Totipotencjalność jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w każdy typ komórkowy organizmu. Z definicji komórką totipotencjalną jest zygota. U ssaków totipotencjalnością charakteryzują się komórki macierzyste i komórki zarodkowe węzła zarodkowego blastocysty tworzących łożysko (1). U roślin własność totipotencji mają komórki merystematyczne, choć potencjalnie każda komórka roślinna posiadająca kompletny materiał genetyczny może ulec odróżnicowaniu w procesie regeneracji do kallusa i osiągnąć stan toti- lub pluripotencji (1) (wyjątkiem są silnie wyspecjalizowane komórki, które w trakcie różnicowania utraciły część bądź całość materiału genetycznego, np. komórki przyszparkowe).
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 (2, 3). Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty „gromadzi” instrukcje dla 100 bilionów (1014) komórek tworzących ludzki organizm. Najnowsze badania wykazały, że pluripotencjalne są również dojrzałe komórki macierzyste szpiku. Przykładem pluripotencjalnych komórek są komórki wątroby hepatocyty (podstawowe komórki miąższu wątrobowego), wyhodowane z komórek macierzystych iPS przez badaczy z Japonii (2, 3). Komórki te nie były jeszcze zorganizowane tak, jak naturalne hepatocyty, ale posiadały już funkcjonującą sieć naczyń krwionośnych i zadziałały, kiedy wszczepiono je myszom chorym na anemię sierpowatą. W przyszłości prawdopodobnie będziemy w stanie wyhodować cały organ z odpowiednio „przeprogramowanych” komórek pacjenta. Dawcy organów nie będą już potrzebni, a każdy nowy lek będzie można przetestować in vitro na zwierzętach albo na sztucznie stworzonej tkance. Stąd też organy hodowane in vitro z komórek iPS mogą stać się przyszłością medycyny (2, 3).
Multipotencjalość to 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 (3).
Unipotencjalność komórek prekursorowych to zdolność różnicowania się jednego rodzaju komórek w ściśle określony inny rodzaj komórek (3). Istnieje szansa osiągnięcia celów terapeutycznych przy wykorzystaniu komórek macierzystych z tkanek, w celu dalszego rozwijania badań w tym kierunku. Podobne cele można osiągnąć, wykorzystując komórki obecne w krwi pępowinowej, a także w tkankach dorosłego organizmu człowieka (m.in. w szpiku, jelitach, naskórku, tkance nerwowej, krwi, siatkówce oka).
Komórki o nowych cechach, będące pośrednimi komórkami przejściowymi pomiędzy macierzystymi a w pełni zróżnicowanymi, nazywa się progenitorowymi (ang. progenitory cells). Mają właściwości multipotentne, po aktywnych podziałach mitotycznych ich liczba jest wystarczająca do zastąpienia komórek starych lub uszkodzonych w tkance. Komórki progenitorowe ludzkie, w odróżnieniu od mysich, dzielą się tylko określoną liczbę razy (4).
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
24 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
59 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
119 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. The Leading Edge of Stem Cell Therapeutics – Annual Review of Medicine 2007; 58 (1): 313-328. 2. Wernig M, Meissner A, Foreman R et al.: In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 2007; 448 (7151): 318-324. 3. Takahashi K, Yamanaka S: Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126 (4): 663-676. 4. Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S: Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. Nature 2007; 448 (7151): 313-317. 5. Goodell, M. J Exp Med 1996; 183: 1797-1806. 6. Santostefano KE, Hamazaki T, Pardo CE et al.: Fibroblast Growth Factor Receptor 2 homodimerization rapidly reduces transcription of the pluripotency gene Nanog without dissociation of activating transcription factors. Journal Biological Chemistry 2012 [Epub ahead of print]. 7. Okumura-Nakanishi S, Saito M, Niwa H, Ishikawa F: Oct-3/4 and Sox2 Regulate Oct-3/4 Gene in Embryonic Stem Cells. The Journal of Biological Chemistry 2005; 280: 5307-5317. 8. Maherali N, Sridharan R, Xie W et al.: Directly Reprogrammed Fibroblasts Show Global Epigenetic Remodeling and Widespread Tissue Contribution. Cell Stem Cell 2007; 1 (1): 55-70. 9. Klimanskaya I, Chung Y, Becker S et al.: Human embryonic stem cell lines derived from single blastomeres. Nature 2006; 444 (7118): 481-485. 10. Jordan CT, Guzman ML, Noble M: Cancer Stem Cells. The New England Journal of Medicine 2006; 355: 1253-1261. 11. Stevens A, Zuliani T, Olejnik C et al.: Human dental pulp stem cells differentiate into neural crest-derived melanocytes and have label-retaining and sphere-forming abilities. Stem Cells Dev 2008; 17 (6): 1175-1184. 12. Parsons P, Butcher A, Hesselden K et al.: Platelet-rich concentrate supports human mesenchymal stem cell proliferation, bone morphogenetic protein-2 messenger RNA expression, alkaline phosphatase activity, and bone formation in vitro: a mode of action to enhance bone repair. Journal Orthop Trauma 2008; 22 (9): 595-604. 13. Leeper NJ, Hunter AL, Cooke JP: Circulation. Stem cell therapy for vascular regeneration: adult, embryonic, and induced pluripotent stem cells 2010; (5): 517-526.
