Őssejtek

1. Őssejtek Készítette: Hajdu Csilla

2. trofektoderma belső sejtcsomó sejtjei totipotens pluripotens multipotens unipotens

3. Fogalmak • totipotens sejtek - az embrionális fejlődés során szükséges minden információt tartalmazó sejtek. A megtermékenyített petesejt, a zigóta első leánysejtjei totipotens őssejtek, belőlük intra- és extraembrionális szövetek (embriótest és embrionális burkok) egyaránt kialakulhatnak. 8 sejtig • pluripotens sejtek - az embrionális fejlődéshez szükséges, majdnem minden információt tartalmazó sejtek, amelyek már nem képesek extraembrionális szövetek kialakítására, de még mindhárom csíralemez kialakulhat belőlük, és ivarsejtek képzésére is képesek. • trofoblaszt eredetű (Trophoblast Stem - TS) sejtvonalak - a trofektoderma sejtekből létrehozott sejtvonalak. • trofoblaszt, trofektoderma - az embrió korlátozott fejlődési képességű sejtjei, a külső magzatburkokat és a méhlepényt hozzák létre. • multipotens sejtek – olyan őssejtek, amelyek csak közeli rokonságban álló sejttípussá képes differenciálódni pl.: (e.g. vérképző őssejtek: vörös, fehérvérsejtekké, vérlemezkékké alakulhatnak). • unipotens sejtek – önmegújító képességük (azt jelenti, hogy képes osztódni diff nélkül) megvan, de más sejttípussá nem képesek alakulni – pl.: izomsejtek

4. Őssejtek tulajdonságai • képesek folyamatosan osztódni differenciálódás nélkül • stabil, diploid kromoszómakészletük van • külső hatásokra differenciálódhatnak és képesek transzdifferenciálódni is, ez azt jelenti, hogy például a vérképző őssejtek képesek más ekto vagy endodermális sejttípussá alakulni, vagyis akár pluripotens is lehet • telomeráz enzim megakadályozza a rövidülést – képes megnyújtani a kromoszómák végét: ennek az enzimnek az aktivitás az őssejtekben az idővel csökken, és az osztódással is • majdnem halhatatlanok – az oxidatív folyamatok, genomiális DNS halmozódó mutációi, helyreállító mechanizmusok károsodása miatt ők is „öregszenek”

5. Honnan kaphatunk őssejteket? In vitro megtermékenyítés után fel nem használt embriók – akár totipotens Elvetélt magzatokból – ivarmirigyekből Szövetekből – korlátozott differenciálódási képességűek • vérképző őssejtek - csontvelőben találhatóak, felszíni markereik alapján megtalálhatóak és izolálhatóak • idegi őssejtek - az agykamrákat bélelő hámrétegben található • izom őssejteket- valószínűleg az izomrostokhoz szorosan kötődő ún. kísérő (szatellita) sejtek között • Alig jelölődnek meg Hoechst 33342-es nevű fluoreszcens festékkel • Áramlási citométer segítségével izolálhatóak

6. Őssejtek feladata, „életpályája” Folyamatosan megújúló szövetek létrehozása megváltozott mikrokörnyezet hatására – differenciálódás • vér - stresszhelyzetek – fertőzés, sérülés, tartós oxigénhiány, ezért a vérképző őssejtből van a legtöbb • Néhány hal és kétéltű – izomrostjaik dedifferenciálódik  csontok, erek, idegek • Bőr - égési sérülések, sebek – hegesednek  nem teljes • leggyorsabbak a vérképző leglassabbak az idegi őssejtek

7. Őssejtek speciális genetikai programja, a differenciálódás • differenciálódás szabályozása – alap spirál hurok spirál (bHLH) típusú transzkripciós faktort kódoló „mester szabályozó” gén  mRNS-ek szintézise • egyidejűleg más-más fejlődési irány meghatározására képesek többféle „mester-szabályozó” gén expresszálásával • mégsem differenciálódik  mert nem éri el a transzkriptum (mRNS) a kritikus mennyiséget • döntés: mikrokörnyezet, morfogének, növekedési faktorok függvénye

8. Transzdifferenciálódás - elméletek • átszennyezésnem ismerjük a szöveti őssejtek mobilitását, és igen keveset tudunk titkos "búvóhelyeikről" is, főleg a HSC-eredetűeknél fordul elő • sejtfúzióadott szomatikus progenitor sejt és egy, a pluripotenciát kölcsönző embrionális őssejt • chiaroscuro modellaz őssejtek és progenitor sejtek hierarchiáján alapul, az őssejt és az egyes progenitor sejtek átalakulása, egyre fokozódó elköteleződése nem szigorúan egyirányú, a környezeti hatásoktól függően, a szervezet igényeinek megfelelően a "valódi" őssejt és az "egyre elkötelezettebb" progenitor állapotok között fluktuálhat

9. Őssejtek alkalmazása - lehetőségek • Sejt-transzplantáció • Klónozás – bizonyos génszakasz őssejtbe juttatása, majd megfelelő körülményekkel differenciáltatás • Embrionális fejlődés és genetikai mutáció okozta betegségek tanulmányozása • Betegségek kialakulásának tanulmányozása (diabétesz, Parkinson-kór, autoimmun betegségek) • Hatóanyagok tesztelése

10. Őssejtek alkalmazása – sejt-transzplantáció • Egy sejttípus/sejtvonal funkcionális kieséséből adódó betegségek • A csontvelő átültetés– évtizedes gyakorlat • Parkinson-kór – dopamin előállításáért felelős sejtek, lehetséges embrionális és szöveti őssejtből is • IDDM – inzulin dependens diabétesz – hasnyálmirigy vagy máj eredetű sejtek in vitro inzulintermelő sejtekké differenciálódnak • Méhen belüli transzplantáció – anyaméhben diagnosztizált betegségek esetében, előnye: fejletlen immunrendszer, optimális körülmények – még csak állatkísérletek

11. Őssejtek alkalmazása – sejt-transzplantáció Ideális sejtforrás • Frissen izolált embrionális őssejt • In vitro indukált felnőtt szöveti őssejt – aktív regenerációra képes szövet Optimális donor – optimális környezet a recipiensben Betegség oka? 1. Beteg őssejt 2. Károsodott őssejt 3. Őssejtekre ható tényezők (pl. autoimmun betegség) ebben az esetben a hatást is ki kell iktatni

12. Őssejtek alkalmazása – sejt-transzplantáció korlátai • Immunrendszer válasza - szervezet nem tolerálja az idegen szöveteket • Totipotens sejt nagyobb, pluripotens sejt kisebb eséllyel, de rákos sejtté alakulhat, ennek esélye a tárolással nő • Mutáció kialakulásának célsejtjei – hosszabb életűek, mint a többi testi sejt  hosszabb expozíció, már korlátlan osztódásra képes – hasonlóság a rákos sejtekkel

13. Őssejtek alkalmazása – immunrendszer válaszának megakadályozása • sejtmag átvitel – terápiás klónozás: a fogadó szervezet érett petesejtjéből eltávolítják a sejtmagot és donor őssejt magjával helyettesítik • a donor szöveti sejtjeinek felismerő molekuláit inaktiválják, így a fogadó szervezet T-limfocitái nem ismerik fel, de a természetes ölősejtek még felismerik, és kiesik az immunrendszer ellenőrzése alól (tumor, vírus bújhat meg itt) • donorszövetre specifikus aktív immuntolerancia kialakítása – donor-szövet bemutatása vértranszfúzióval, tímuszba oltással, – „lokális” kiméra állapot létrehozása • donorszervezetből származó vérképző őssejttel is elérhető a kiméra állapot

14. In vitro szervelőállítás • Speciális bioreaktorokban őssejteket, vagy irányított differenciálódással kialakított specifikus sejteket tenyésztenek, a bioreaktor lehet • Háromdimenziós, szervezetben lebomló, immunológiai szempontból semleges struktúrákon növeszteni • Hibrid struktúra – mechanikai vagy elektronikai szerkezet + őssejtekből származó szövet, • Sertésben előállított teljes szerv – emberi őssejt beültetése méhen belüli embrióba, majd kifejlett állatból eltávolítható

15. A lehetséges betegségeket az alábbiakban foglaljuk össze: • Különböző leukémiák: (Akut leukémiák, limfoid, mieloid, kevert fenotípus, nem differenciált, Krónikus mieloid leukémiák, Plazmasejtes leukémiák) Mielodiszpláziás szindrómák, Mieloproliferatív kórképek, Súlyos aplasztikus anémia, Diamond-Blackfan anémia, Kongenitális diszkeratózis, Fanconi anémia, Paroxizmális nokturnális hemoglobinuria, Amegakariocitás trombocitopénia, Kostmann szindróma, Plazmasejtes betegségek, Tiszta vörösvértest aplázia, Tiszta megakariocita hiány Hodgkin limfóma, Non-Hodgkin limfómák

16. A lehetséges betegségeket az alábbiakban foglaljuk össze: • Sarlósejtes anémia, Thalassémia, Vörösvértestek anyagcsere és egyéb rendellenességei, Vérlemezke betegségek, Amegakariocitozis, Thrombocitopeniák, Glanzmann thrombasthenia Súlyos kombinált immundeficiencia, Változó immunhiányos állapot, Ataxia teleangiectázia, DiGeorge szindróma, Kostmann szindróma, Retikuláris diszplázia, Thymus aplázia és diszplázia, Wiskott-Aldrich szindróma, X kromoszómához kötött limfoproliferatív betegség, Leukocita adhéziós rendellenesség, Neutropéniák, Leukocita egyéb betegségek, Omenn szindróma, Fagocita betegségek

17. A lehetséges betegségeket az alábbiakban foglaljuk össze: • Adrenoleukodisztrófia, Egyéb leukodisztrófiák, Gaucher kór, Batten betegség, Gunther betegség, Hunter szindróma, Hurler szindróma, Krabbe betegség, Lesch-Nyhan szindróma, Maroteaux-Lamy szindróma, Mucolipidosisok, Mucopoliszacharidosisok, Scheie szindróma, Sly szindróma Wolman betegség, Osteopetrosis, Porc-haj szindróma • A génterápia révén pedig további betegségek gyógyítása válik lehetővé ilyen módon.

18. A KZSV nem csodaszer, vannak korlátai. Jelen pillanatban a legfontosabb korlát a testsúly. A KZSV-t kb. 40 kg-os testsúlyig lehet használni. Utána a beültetés sikertelenségének a valószínűsége nő. Külföldön ( USA , Japán) már van lehetőség az őssejtek laboratóriumban történő szaporítására (ex vivo expandálás).

19. Őssejt kutatással foglalkozó magyar intézmények • Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóközpont Állatbiológiai Intézet, Gödöllő • Országos Gyógyintézeti Központ, Haematológiai és Immunológiai Intézet, Budapest • SZTE Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet és MTA SZBK, Szeged • Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Általános Orvostudományi Kar Immunológiai Intézet • Semmelweis Egyetem