Hemopoetikus őssejtek és transzdifferenciáció

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

2. Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann Péter Transzdifferenciáció és regeneratív medicina – 6. előadás Hemopoetikus őssejtek és transzdifferenciáció

3. A hemopoetikusdifferenciáció kérdései • A hemopoetikus rendszer differenciálódása • Embrionális • Születés utáni • A vérképzés helyreállítása • Vérképző őssejtek alkalmazása nem hemopoetikusrenegerációban

4. Az embrionális vérképző szövetek kialakulása Vitellin artéria Chorion Szikzacskó vérszigetek Allantois Placenta Szikzacskó Placenta Köldök artéria Köldök artéria Vitellin artéria Máj AGM Allantois Szikzacskó Máj Embrió pSP AGM E7.5 E8.25 E9.0 E10.5 Hemangioblaszt Hemogén Endotélium Primitív Pro-definitív Mezo-definitív Meta-definitív Felnőtt-definitív Mieloid Limfoid-Mieloid CFU-k Újszülött HSC HSC

5. A vérképző szövetek kialakulása rágcsálókban Szikzacskó Allantois Placenta Para-aorticus Splanchnopleura AGM Aortic clusters E7.5 E8.5 E9.5 E10.5 E11 E11.5 E12.5 E13.5 E14.5 E15 Születés Primitív Pro Mezo Meta Felnőtt Máj A keringés kialakulása Tímusz Lép Csontvelő

6. Az 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+

7. Embrionális hemopoetikus őssejtek indukciója • Belső szignálok:transzkripciós faktorok • Runx1:elősegíti a hemogénendotélhemopoetikus irányú embrionális átalakulását • GATA-2: a mezodermálisdifferenciáció – hemangioblaszt képződés – vörösvértest-képzés szakaszonkénti irányítása.

8. Embrionális hemopoetikus őssejtek külső szabályozása • Külső szignálok: más csíralemezekkel való kölcsönhatás során • Szikzacskó (endodermaés mezoderma) • Achorio-allantoic placenta (mezodermaéstrofektoderma) • AGM régió(háti ektoderma, mezodermaéshasi endoderma) • Hasirányú faktorok– elősegítik a vérképzést (VEGF, bFGF, TGFbés BMP4) • Hátirányúfaktorok– gátolják a vérképzést (EGF és TGFa)

9. A vérképző differenciálódás modelljei M Klasszikusdichotómia modell Mieloid-alapú modell T M T B M T B B (CMEP) (CMEP) M T M E m T B E m M E m T B E m T B M E m T B M E m E m M E m T B M E m (CLP) M B M M M Módosítottklasszikus modell M M M M (CMLP) (CMEP) T T Mieloidpotenciál M Eritroidpotenciál B B E Megakaryocitapotenciál m T-sejtpotenciál (CMLP) T (CLP) B-sejtpotenciál B

10. A korai hemopoetikus elköteleződés transzkripcionális szabályozása Hemangioblaszt Hemogén endotél SCL AML-1 GATA-2 Lmo HSC Notch1 Ikaros HoxB4 GATA-2 p21 PU.1/GATA-1 PU.1/GATA-3/Ikaros Bcl-2 CMP CLP Apoptózis

11. A mieloid differenciálódás transzkripcionális szabályozása Monocita ICSBP, PU.1 Neutrofil HSC PU.1 C/EBP C/EBP, GATA-1 PU.1 & GATA-1 Eozinofil GATA-1 GATA-1/FOG Vörösvértest EMP CMP GMP GATA-1, 2 Megakaryocita

12. A limfoid differenciálódás transzkripcionális szabályozása HSC Notch1 PU.1 IL-7R Pre- pro-B D-JH Monocita V-D-JH PU.1 GM-CSFR Pu.1, E2A Pax5? EBF Pax5 Pro-T CLP Korai pro-B Késői pro-B B-sejt

13. Folyamatos és aktivált vérképzés Endotél Fibroblaszt SCF, FLT-3I, TPO EPO G-CSF, GM-CSF Oszteoblaszt HSC HSC HSC HSC HSC HSC HSC HSC Anemia Hypoxia Érszakasz Endotél EPO Fibroblaszt G-CSF, GM-CSF TPO IL-1 TNF TGF- Oszteoblaszt Makrofág Bakteriális fertőzés Gyulladás

14. Humán vérképző potenciál • Intraembrionális források és potenciál: • D19:Hemopoetikusprekurzorok (HPP), CD34+ sejtek nélkül, de mieloid/limfoid differenciálódási spektrummal • D24:HPP sejtek a mezodermában • D27:CD34+ progenitorok az aortafalban • Szikzacskó: a 3. hét környékén mieloid sejtképzés

15. A 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.

16. 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.