Marit Orav
Marit Orav
Marit Orav
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
TARTU ÜLIKOOL<br />
LOODUS- JA TEHNOLOOGIATEADUSKOND<br />
MOLEKULAAR-JA RAKUBIOLOOGIA INSTITUUT<br />
MIKROBIOLOOGIA JA VIROLOOGIA ÕPPETOOL<br />
<strong>Marit</strong> <strong>Orav</strong><br />
Tüvirakkude kasutamise võimalusi inimese papilloomiviiruse<br />
uurimisel<br />
Bakalaureusetöö<br />
Juhendaja PhD Ene Ustav<br />
Tartu 2008
SISUKOKKUVÕTE<br />
Sisukokkuvõte...........................................................................................................................2<br />
Kasutatud lühendid ..................................................................................................................3<br />
Sissejuhatus ...............................................................................................................................5<br />
1. Inimese papilloomiviiruse ja raku interaktsioonid ...........................................................6<br />
1.1 Inimese papilloomiviirus ..................................................................................................6<br />
1.2 HPV ja haigused ...............................................................................................................6<br />
1.3 HPV nakatab naha- ja limasepiteeli keratinotsüüte..........................................................8<br />
1.3.1 Naha ehitus ja naharakkude diferentseerumisprotsess ..............................................8<br />
1.3.2 HPV replikatsiooni- ja elutsükli seos epiteelirakkude diferentseerumisprogrammiga<br />
............................................................................................................................................9<br />
2. Tüvirakud ja inimese papilloomiviirus ............................................................................13<br />
2.1 Tüvirakud .......................................................................................................................13<br />
2.1.1 Embrüonaalsed tüvirakud........................................................................................13<br />
2.1.2 Koespetsiifilised tüvirakud......................................................................................14<br />
2.1.3 Indutseeritud pluripotentsed rakud (iPS rakud).......................................................15<br />
2.1.4 Terapeutiline kloonimine.........................................................................................16<br />
2.2 Naha tüvirakud ...............................................................................................................16<br />
2.3 Tüvirakkude osa naha- ja limaskesta koevigastuste parandamises ................................20<br />
2.4 Koeparandamise ja HPV infektsiooni seos ....................................................................22<br />
2.5 Tüvirakkude osa papilloomiviiruste indutseeritud kartsinogeneesis..............................22<br />
3. Tüvirakkude diferentseerumise suunamine. Sissejuhatus .............................................24<br />
3.1 Embrüonaalsete tüvirakkude diferentseerimine .............................................................26<br />
3.2 Koespetsiifiliste tüvirakkude diferentseerimine .............................................................27<br />
3.3 Tüvirakkude kultiveerimise eeldused.............................................................................27<br />
3.4 Tüvirakkude diferentseerimise suunamise etapid...........................................................28<br />
4. Tüvirakkude diferentseerumise suunamise strateegiad .................................................28<br />
4.1 Keratinotsüüdideks diferentseerumisele pühendumise indutseerimine..........................28<br />
4.1.1 Kindla koostisega keskkonna kasutamine ...............................................................28<br />
4.1.2 Geneetiline modulatsioon........................................................................................29<br />
4.2 Pühendunud eellasrakkude selekteerimine ja sorteerimine............................................29<br />
4.3 Pühendunud eellasrakkude lõpliku diferentseerumise indutseerimine...........................30<br />
4.3.1 Kindla koostisega keskkonna kasutamine ...............................................................30<br />
4.3.2 Ekstratsellulaarse maatriksi kasutamine..................................................................31<br />
4.3.3 Ko-kultuuride kasutamine .......................................................................................32<br />
4.3.4 Gap-ühenduste moodustumise soodustamine..........................................................33<br />
4.3.5 Tsütoplasmaatiliste ekstraktide kasutamine ja cybridization ..................................34<br />
4.3.6 Muud diferentseerumist soodustavad tegurid..........................................................34<br />
Kokkuvõte ...............................................................................................................................35<br />
Résumé.....................................................................................................................................36<br />
Kirjanduse loetelu ..................................................................................................................37<br />
Kasutatud veebiaadressid ......................................................................................................42<br />
2
KASUTATUD LÜHENDID<br />
(h)ESC – (inimese) embrüonaalsed tüvirakud (human embryonic stem cells)<br />
2D – kahemõõtmeline (two-dimensional)<br />
3D – kolmemõõtmeline (three-dimensional)<br />
BMP – bone morphogenetic protein<br />
BMP-4 – bone morphogenetic protein-4<br />
E1-7 – papilloomiviiruse varajased valgud<br />
ECM – rakuväline maatriks (extracellular matrix)<br />
EGF – epidermaalne kasvufaktor (epidermal growth factor)<br />
FACS – fluorescence-activated cell sorting<br />
FGF – fibroblast growth factor<br />
GAG – glükoosaminoglükaan (glycosaminoglycan)<br />
GATA-3 - transkriptsioonifaktor<br />
GFP – green fluorescent protein<br />
HPV – inimese papilloomiviirus (human papillomavirus)<br />
HSP – heat shock protein<br />
ICM – sisemine rakumass (inner cell mass)<br />
IF – intermediaalsed filamendid<br />
IGF – insuliini-sarnane kasvufaktor (insuline-like growth factor)<br />
iPS rakud – indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (induced pluripotent stem cells)<br />
K1, K5, K10, K14 – keratiini tüübid<br />
KFG – keratinocyte growth factor<br />
L1-2 – papilloomiviiruse hilised valgud<br />
Lef1 – lymphoid-enhancing factor 1<br />
MACS – magnetic affinity cell sorting<br />
PML kehad – viiruse arvatavad replikatsioonitsentrid<br />
PPAR – peroxisome proliferator-activated retseptor<br />
PV – papilloomiviirus (papillomavirus)<br />
Shh – Sonic hedgehog<br />
Tap63 – transkriptsioonifaktor p63<br />
Tcf3 – transcription factor 3<br />
TGF – transformeeriv kasvufaktori (transforming growth factor)<br />
TGFβ – transformeeriv kasvufaktor-β (transforming growth factor)<br />
URR – upstream regulatory region<br />
UV-B – B ultraviolettkiirgus<br />
3
Wnt – wingless<br />
4
SISSEJUHATUS<br />
Inimese papilloomiviirused (HPVd) on maailmas laialt levinud olulised patogeenid, mis<br />
nakatavad organismi epiteelkoe keratinotsüüte ja põhjustavad emakakaelvähi,<br />
genitaalpiirkonna soolatüügaste ja healoomuliste papilloomide teket.<br />
Seoses papilloomiviiruste elu- ja replikatsioonitsükli seotusega epiteelkoe rakkude<br />
diferentseerumisprogrammiga, on neid koekultuuri tingimustes keeruline uurida. Tänapäeval<br />
on HPV uurimisel enim levinud viiruspartiklite ekstraktis inkubeeritud epiteelkoe siirdamine<br />
immuunpuudulikele hiirtele või organotüüpsete parvkultuuride kasutamine.<br />
Kuna püsiva infektsiooni tekkimiseks peaks HPV nakatama nahas leiduvaid tüvirakke, oleks<br />
väga kasulik, kui papilloomiviirusi saaks uurida keratinotsüütide diferentseerumisrada läbima<br />
indutseeritud tüvirakkudes. Selline mudel järgiks ehk tõelähedasemalt in vivo<br />
papilloomiviiruse infektsiooniga kaasnevat olukorda ja oleks alternatiiviks juba<br />
olemasolevatele mudelitele.<br />
Tüvirakkude kasutamist papilloomiviiruste uurimisel koekultuuri tingimustes soodustab ka<br />
asjaolu, et tüvirakud on võimelised oma populatsiooni pidevalt uuendama, sel ajal kui<br />
organotüüpsetes parvkultuurides kasutatavad rakud tuleb eelnevalt immortaliseerida.<br />
Antud töö toob välja seosed inimese papilloomiviiruse infektsiooni ja naha tüvirakkude vahel<br />
ning tutvustab erinevaid meetodeid, mille abil saaks tüvirakke suunata keratinotsüütideks<br />
diferentseeruma.<br />
5
TÜVIRAKKUDE KASUTAMISE VÕIMALUSI INIMESE PAPILLOOMIVIIRUSTE<br />
UURIMISEL<br />
1. INIMESE PAPILLOOMIVIIRUSE JA RAKU INTERAKTSIOONID<br />
1.1 Inimese papilloomiviirus<br />
Papilloomiviirused (PV) on väikese kaheahelalise DNA genoomiga viirused, mis nakatavad<br />
peamiselt epiteelkudesid. PVd on mitmekesine viiruste rühm, neid on leitud enam kui<br />
kahekümnelt imetajate liigilt ning nad võivad nakatada ka linde ja roomajaid. Inimese<br />
papilloomiviirused (HPVd) jagatakse nukleotiidse järjestushomoloogia alusel kolme<br />
evolutsioonilisse rühma: A supergruppi kuuluvad sugulisel teel ülekantavad<br />
papilloomiviirused nagu HPV-16 ja HPV-18, mis võivad tekitada onkogeense potentsiaaliga<br />
limaskudede haavandeid, tavalisi soolatüükaid või healoomulisi papilloome. B supergrupi<br />
liikmed (nagu HPV-5) tekitavad tavaliselt asümptomaatilisi või latentseid infektsioone, kuid<br />
immuunpuudulikel või spetsiifilist pärilikku eelsoodumust omavatel indiviididel võivad<br />
tekitada nahavähki. Ülejäänud papilloomiviirused kuuluvad E supergruppi ning tekitavad<br />
naha papilloome ja soolatüükaid (Doorbar, 2004). Onkogeense potentsiaali järgi jagatakse<br />
papilloomiviirusi kõrge ja madala riski viirusteks. Kõige levinumad kõrge riski<br />
papilloomiviirused on HPV-16 ja -18. Madala riskigrupi viirustest on sagedasemad HPV-6 ja<br />
-11. Kokku on kirjeldatud üle 100 erineva HPV tüübi, millest ligikaudu 30 nakatavad<br />
genitaaltrakti (Klug S.J. , 2007).<br />
1.2 HPV ja haigused<br />
On tõestatud, et kõrgriski inimese papilloomiviirused põhjustavad emakakaelavähki. HPV<br />
DNAd on leitud 90-100%-st emakakaelavähi koeproovidest, sel ajal kui tervetelt patsientidelt<br />
võetud proovidest esineb seda vaid 5-20%-l. Kõige sagedamini tuvastatakse proovidest HPV-<br />
16 (50%) ja HPV-18 (10%) genoomset materjali, kuid ka tüüpe -31, -33, -35, -45, -51, -52, -<br />
58 ja -59 tuleks pidada inimesele kartsinogeenseks (Bosch F.X. jt, 2002). Need harvad<br />
emakakaelavähi juhud, kus ei ole tuvastatud HPV osalust, on seletatavad tavaliste vähitekke<br />
protsesside toimumisega epiteelkoes ning esinevad üldjuhul väga vanadel naistel.<br />
Emakakaelas esineb väikese sagedusega ka mitte-epiteelse vähi juhtumeid.<br />
6
Vähi arenemine on seotud HPV poolt ekspresseeritavate onkogeenide E6 ja E7 võimega<br />
interakteeruda ja modifitseerida või lagundada rakutsükli tähtsaid regulatoorseid komponente.<br />
E6 valk seob ning degradeerib peremeesraku p53 valku, takistades niiviisi viimase apoptoosi.<br />
p53 on seotud ka rakule oluliste kontrollmehhanismidega, mis aitavad vältida geneetilise<br />
materjali kahjustusi. Valgu inaktiveerimine võib viia mutatsioonide kuhjumiseni rakus ning<br />
aidata veelgi kaasa vähitekke protsessidele. Samuti aktiveerib E6 telomeraasi, mis osaleb<br />
peremeesraku immortaliseerumisel. E7 seob pRB valku, mille tagajärjel vabanevad E2F<br />
transkriptsioonifaktorid, mis on olulised peremehe ja viiruse genoomse DNA sünteesi<br />
regulatsioonil. Samuti seob ja aktiveerib E7 rakutsüklit kontrollivaid tsükliini komplekse.<br />
Emakakaelavähi koeproovidest ilmneb, et nakatatud rakus on viiruse genoomne DNA tihti<br />
raku kromosomaalsesse DNAsse integreerunud. Sageli on see toimunud viisil, mille käigus<br />
E6 ja E7 valgu repressorvalk E2 on inaktiveerunud, mistõttu on võimalik mõlema onkogeense<br />
valgu üleekspressioon.<br />
Vähitekke protsess on tavaliselt pikaajaline ja enne haigestumist on naised aastaid või isegi<br />
aastakümneid HPV infektsiooni kandjad. Samuti on hakanud üha enam kogunema<br />
tõestusmaterjali inimese papilloomiviiruste seotusest teiste suguteedes esinevate vähkide<br />
tekkega (Bosch F.X. jt, 2002).<br />
Genitaalpiirkonna soolatüükaid seostatakse enamasti madala riski HPVdega, samas on<br />
peaaegu kõikidel papilloomiviirustel võime neid tekitada (Bosch F.X. jt, 2002).<br />
2005. aasta andmetel oli Ameerika Ühendriikides 10%-l populatsioonist aktiivne HPV<br />
nakkus, 4%-l oli nakkus, mis põhjustas tsütoloogilisi ebanormaalsusi, ja veel lisaks 1%-l<br />
tekitas HPV genitaalpiirkonna soolatüükaid. Aastaga lisandub ligikaudu 6.3 miljonit uut<br />
nakkusjuhtu, kuid kuna papilloomiviiruse infektsioon on tihti asümptomaatiline, jääb enamus<br />
neist tuvastamata. Samuti tuleb immuunsüsteem HPV infektsiooni tõrjumisega tavaliselt<br />
piisavalt hästi toime. Hinnanguliselt ligikaudu 50% seksuaalselt aktiivsetest indiviididest<br />
puutuvad oma elu mingil perioodil inimese papilloomiviirusega kokku. Häid ravimeetodeid<br />
soolatüügaste või emakakaela kahjustuste raviks ei ole – kuigi kahjustatud kude suudetakse<br />
eemaldada, ei kõrvalda see harilikult organismist papilloomiviirust ning epiteelkoe<br />
kahjustuste taastekkimine on tõenäoline (Ault K.A, 2005).<br />
7
1.3 HPV nakatab naha- ja limasepiteeli keratinotsüüte<br />
1.3.1 Naha ehitus ja naharakkude diferentseerumisprotsess<br />
Nahk peab organismi kaitsma veekaotuse, vigastuste ja nakkuste eest. Selle tulemusel on välja<br />
arenenud keerukas diferentseerumise protsess, mis tagab vastupidava, veekindla ja pidevalt<br />
uueneva välise katte moodustumise. Imetajate nahk koosneb kolmest kihist: epidermis ehk<br />
marrasnahk, dermis ehk pärisnahk ja hüpodermis ehk alusnahk. Inimese papilloomiviirused<br />
nakatavad epidermise rakke ehk keratinotsüüte.<br />
Imetajate epidermis on mitmekihiline kude, mis on kinnitunud basaalmembraanile. Otse<br />
basaalmembraani peal olev rakukiht ehk basaalkiht sisaldab paljunevaid rakke, mis on<br />
suhteliselt vähe diferentseerunud, kuigi omavad keratinotsüütidele iseloomulikku 10 nm<br />
pikkuste keratiinist intermediaalsete filamentide võrgustikku. Basaalkihi rakkudest mõned on<br />
koespetsiifilised naha tüvirakud, mis jagunevad harva, tekitades ühe tüviraku ja ühe kiiresti<br />
paljuneva suurema diferentseerituse astmega raku. Kiiresti jagunevate basaalkihi rakkude<br />
paljunemine on samuti vähemalt osaliselt asümmeetriline - tekib keratinotsüüdiks<br />
diferentseerumisele pühendunud membraanilt lahkuma määratud rakk ja paljunemisvõimeline<br />
basaalmembraanile jääv rakk (Lechler ja Fuchs, 2005). Teine võimalus on, et basaalkihi rakud<br />
paljunevad sümmeetriliselt ning kasvava populatsiooni surve sunnib osasid neist membraanilt<br />
eralduma ja ülespoole liikumist alustama.<br />
Joonis 1. (A) Naha histoloogilise ehituse ülevaade. (B) Naharakkude paljunemise skeem.<br />
Joonised võetud L. Alonso ja E. Fuchsi artiklist Stem cells of the skin epithelium, 2003<br />
Basaalmembraanilt lahkudes kaotavad rakud võime mitootiliselt jaguneda. Esimese<br />
muutusena tugevdavad rakud oma intermediaalsete filamentide (IF) võrgustikku sünteesides<br />
suures koguses keratiine K1 ja K10 ning assambleerides need filamentideks. Kuna<br />
8
asaalmembraanile kinnitunult sünteesivad naha rakud keratiine K14 ja K5, siis on K1 ja K10<br />
sünteesile ümberlülitumine kõige kindlam indikaator, et rakk on alustanud terminaalse<br />
diferentseerumise protsessi (Fuchs E, 2007). Üksikud filamendid ühinevad kimpudeks, mis<br />
seostuvad rakkudevaheliste ühenduskohtade desmosoomidega. Nii saavutavad mitte ainult<br />
üksikud rakud, vaid kogu kude vastupidavuse mehhaaniliste stresside suhtes.<br />
Desmosoomide kaudu seotud rakkude rühmad hakkavad järk-järgult liikuma naha pealispinna<br />
poole. Järgmise sammuna loovad nad endale sarvja ümbrise, mis tekib rakumembraani alla<br />
varutavate valkude ensümaatilise ristsidumise tagajärjel. Need rakud toodavad ka<br />
lamellaarseid graanuleid, mis täidetakse lipiididega ning väljutatakse sarvja ümbrise peale,<br />
kus nad moodustavad veekindla kihi, mis takistab kehavedelike reguleerimata kadu<br />
organismist. Pärast kõikide vajalike naha komponentide sünteesi peatavad rakud valkude<br />
tootmise ja oma ainevahetuslikud protsessid ning läbivad programmeeritud rakusurma, mis on<br />
mõneti sarnane apoptoosiga. Rakkude jäänuseid lükatakse altpoolt tulevate uute rakkude tõttu<br />
aina ülespoole kuni nad lõpuks naha pinnale jõuavad ja sealt maha kooruvad.<br />
Hiirtes võtab kogu diferentseerumise protsess aega 10-14 päeva, inimestel toimub see<br />
aeglasemalt (Alonso ja Fuchs, 2003).<br />
1.3.2 HPV DNA replikatsiooni- ja elutsükli seos epiteelirakkude<br />
diferentseerumisprogrammiga<br />
Inimese papilloomiviirused sisenevad nahka vigastuste kaudu ja nakatavad epidermise<br />
basaalkihi rakke. Ühe hüpoteesi järgi peab viirus eduka infektsiooni toimumiseks nakatama<br />
spetsiifiliselt naha tüvirakku, mitte mõnda selle kiiresti jagunevat pühendunud tütarrakku<br />
(Stanley M, 2006). Seda toetavad mitmed uuringud, mis on näidanud, et karvafolliikulis, kuhu<br />
naha tüvirakud on peamiselt koondunud, võib väga tihti PCRi kasutades detekteerida B1<br />
supergrupi (levinuim papilloomiviiruste rühm) HPVde DNAd, mis võib viidata sellele, et<br />
papilloomiviirused tõesti eelistavad nakatada tüvirakke (Doorbar J., 2004).<br />
HPVde rakupinna retseptor ei ole teada, kuid üldiselt seostatakse viiruse võimet rakku<br />
siseneda hepariinsulfaadi olemasoluga. Viiruspartikli sisenemine arvatakse olevat küllaltki<br />
aeglane protsess ning see toimub klatriiniga kaetud vesiikulite endotsütoosi kaudu (Culp ja<br />
Christensen, 2004). Viiruspartiklite lahtipakkimine võib sõltuda kapsomeeri-siseste<br />
disulfiidsildade katkemisest raku redutseerivas keskkonnas, millele järgneb viiruse genoomi<br />
tuuma transportimine (Li M jne, 1998).<br />
9
Joonisel 2 on kujutatud papilloomiviiruse elutsükli etappe ja erinevate valkude ekspressiooni<br />
seotuna asukohaga epiteelis. Joonis võetud I.H. Frazeri artiklist Prevention of cervical cancer<br />
through papillomavirus vaccination, 2004.<br />
Peremeesraku tuumas toimub papilloomiviiruste genoomse materjali paljundamine ning selle<br />
viib läbi raku replikatsiooni aparatuur, mille värbamises on osalised kaks viiruselist<br />
replikatsioonivalku E1 ja E2. Viirus on võimeline mõjutama peremeesraku rakutsüklit, millest<br />
tuleneb ka tema onkogeenne potentsiaal. Papilloomiviiruste elutsükkel on seotud naharakkude<br />
diferentseerumise programmiga ja seetõttu on HPV produktiivse infektsiooni saamine<br />
rakukultuuris keeruline.<br />
Pärast raku nakatamist toimub esialgne genoomi amplifikatsioon ja pärast seda jääb viirus<br />
ligikaudu 50-100 koopiaga episomaalse DNA plasmiidina rakutuuma püsima. Arvatavasti<br />
toimub sellel ajal madalal tasemel viiruse varajaste valkude E1, E2, E6 ja E7 ekspressioon. E1<br />
ja E2 valke on vaja viraalsete episoomide säilitamiseks ja nende korrektseks tütarrakkude<br />
vaheliseks segregatsiooniks, E6 ja E7 täpne roll selles infektsiooni staadiumis on vaieldav<br />
(Doorbar J, 2004). Nakatatud raku basaalmembraanilt lahkumine ehk epiteelse<br />
diferentseerumise algus initsieerib papilloomiviiruse elutsükli produktiivse etapi alustamise,<br />
mille käigus toimub genoomi amplifikatsioon, hilise geeniekspressiooni aktivatsioon ja<br />
viiruspartiklite kokkupakkimine (Moody C.A jne, 2007).<br />
10
Joonis 3, HPV-31 genoom. Joonisel on välja toodud varajaste (E) ja hiliste (L) geenide avatud<br />
lugemisraamid, URR (origin) piirkond, viiruse mõlemad promootorid ja<br />
polüadenülatsioonisaidid. Joonis võetud F. Fehrmanni ja L.A. Laiminsi artiklist Human<br />
papillomaviruses: targeting differentiating epithelial cells for malignant transformation,<br />
2003.<br />
Kõigepealt muudab E6 ja E7 valkude ekspressioon epidermise alumistes kihtides raku<br />
normaalse lõpliku diferentseerumise protsessi, sundides rakku taaskord sisenema S-faasi. Nii<br />
E6, E7 kui ka teisi HPV varajasi valke (E1, E2, E4 ja E5) sünteesitakse viiruse varajaselt<br />
promootorilt (Doorbar J, 2005), näiteks p97 HPV-16 korral, p105 HPV-18-l.<br />
Epiteeli keskmises või ülemises osas aktiveeritakse HPV hiline promootor, mis asub E7<br />
avatud lugemisraami sees ning suurendab viiruse genoomi amplifitseerimises osalevate<br />
valkude (E1, E2, E4 ja E5) ekspressiooni taset. E2 seondumine HPV regulaatorpiirkonnaga<br />
on vajalik E1 helikaasi värbamiseks viraalse replikatsiooni alguspunkti, E1/E2<br />
initsiaatorkompleks omakorda juhib kohale raku replikatsiooniaparatuuri, mis võimaldab<br />
viiruse genoomi amplifikatsiooni. E4 ja E5 täpne roll genoomi amplifikatsioonis ei ole veel<br />
teada (Doorbar J, 2005).<br />
Kogu viiruse elutsükli jooksul kontrollitakse varajaste ja hiliste valkude ekspressioonitaset<br />
erinevate promootorite ja splaissimissaitide kasutamisega (Doorbar J, 2005).<br />
11
Papilloomiviirused kodeerivad kahte struktuurset valku, mida sünteesitakse nakatatud koe<br />
ülemistes kihtides pärast genoomi amplifikatsiooni lõpetamist. L2 valk akumuleerub virionide<br />
kokkupakkimise ajal PML kehade nime all tuntud tuumsetes struktuurides. Arvatakse, et<br />
PML struktuurid on seotud viiruse plasmiidse DNA replikatsioonitsentritega. HPV virionide<br />
ülesehituseks on vaja keskmes olevat viiruse genoomi, 360 L1 valgu koopiat ja arvatavasti 12<br />
L2 valgu koopiat, mis on organiseeritud 72 kapsomeersesse ikosaeedrilisse kesta (Doorbar J,<br />
2005).<br />
Papilloomiviirused ei ole lüütilised viirused ning virione ei vabastata enne kui peremeesrakk<br />
jõuab naha pinnale. Kuna keratinotsüüt on rakk, mis on määratud surema, et ole HPV-l<br />
tegelikult vajagi oma peremeest kuidagi ise tappa. Pigem takistavad viiruse valgud raku<br />
tuuma kondenseerumist, et enda genoomi replitseerida, lükates sellega raku surma edasi<br />
(Stanley M, 2006). Virionide väljutamine ei ole papilloomiviirusel siiski täielikult passiivne<br />
protsess. E4 valk võib mängida rolli viiruspartiklite vabastamisel rakust keratiinivõrgustiku<br />
terviklikkuse ja sarvja ümbrise tekke mõjutamise kaudu (Doorbar J, 2005). On ka näidatud, et<br />
HPVd aktiveerivad diferentseeruvas nakatanud rakus kaspaasid –9, -3 ja –7, mida nad vajavad<br />
oma genoomi amplifikatsiooniks. Kuna kaspaasid on laialdaselt tuntud apoptoosi<br />
esikutsujatena, on võimalik, et neid vajatakse virionide rakust väljutamise kergendamiseks<br />
lisaks nende rollile viiruse replikatsioonis (Moody C.A. jne, 2007).<br />
Lisaks sellele, et papilloomiviiruse elu- ja replikatsioonitsükkel sõltub epiteeli rakkude<br />
diferentseerumisprotsessist, on in vitro näidatud, et kõrgeriski viiruste gruppi kuuluv HPV-16<br />
suudab mõjutada keratinotsüütide normaalset diferentseerumist (McCance D.J. jne, 1988).<br />
Koekultuuri tingimustes kultiveeritud ja papilloomiviirusega nakatatud keratinotsüüdid<br />
ekspresseerisid küll diferentseerunud rakkudele omaseid markereid, kuid omasid<br />
diferentseerumata fenotüüpi. Juba rakukultuuri ülemistesse kihtidesse liikunud rakud<br />
meenutasid basaalkihi rakke ning olid osaliselt mitootiliselt aktiivsed. Lisaks täheldati<br />
vakuoolide olemasolu tsütoplasmas, tavatut kromosoomide värvumist ning tuumatsütoplasma<br />
vähendatud suhet. Nakatatud rakukultuuri iseloomustavad histoloogilised<br />
ebanormaalsused olid analoogsed papilloomiviiruste poolt põhjustatud genitaalpiirkonnas<br />
esinevate histoloogiliste ebanormaalsustega (McCance D.J. jne, 1988). Seega on tõenäoline,<br />
et kui HPV suudab epiteelide diferentseerumisprogrammi muuta ka in vivo, on see<br />
papilloomiviiruse infektsiooniga kaasneda võivate haiguste tekke põhjuseks.<br />
12
2. TÜVIRAKUD JA INIMESE PAPILLOOMIVIIRUS<br />
2.1 Tüvirakud<br />
Tüvirakke iseloomustab võime diferentseeruda erinevateks organismis leiduvateks<br />
rakuliinideks. Traditsiooniliselt jagatakse tüvirakke päritolu järgi embrüonaalseteks<br />
tüvirakkudeks ja täiskasvanud organismis leiduvateks koespetsiifilisteks tüvirakkudeks,<br />
viimasel ajal on neile lisandunud ka indutseeritud pluripotentsed rakud ehk iPS (induced<br />
pluripotent stem) rakud.<br />
2.1.1 Embrüonaalsed tüvirakud<br />
Embrüonaalsed tüvirakud ehk ESCd on pärit blastotsüsti sisemisest rakumassist ehk ICMist<br />
(inner cell mass) ning neid peetakse ainsana tõeliselt pluripotentseteks, kuna nad võivad anda<br />
aluse rakuliinidele kõigist kolmest lootelehest. Rakukultuuris saab ESC rakke kasvatada<br />
toiterakkude (feeder cells) kihi peal. Toiterakkudena on laialdaselt kasutatud hiire<br />
embrüonaalseid fibroblaste, kuid võimaliku kliinilise kasutamise huvides oleks parem, kui<br />
inimese tüvirakkude kultiveerimisel ei kasutataks võõrliikidelt pärinevaid produkte. Hiire<br />
embrüonaalsete fibroblastide asemel saab toiterakkudena kasutada inimese fibroblaste või<br />
inimlootelt pärinevaid kudesid. Toiterakud on võimalik asendada hiire embrüonaalsetest<br />
fibroblastidest eraldatud rakuvälise maatriksi või kollageen IV, fibronektiini, laminiini ja<br />
vitronektiini seguga. (Mountford J.C., 2008).<br />
Kõik tänapäeval olemasolevad hESC liinid on pärit kunstliku viljastamise jaoks loodud<br />
embrüotest, mis olid kas üleliigsed või implantatsiooniks sobimatud (Mountford J.C., 2008).<br />
Kuna nende rakuliinide päritolu on paljude jaoks eetiliselt vastuvõetamatu, on otsitud<br />
embrüonaalsete tüvirakkude saamiseks alternatiivseid meetodeid. Esimene oleks kultiveerida<br />
hESCsid nendest kunstliku viljastamise protseduuridest pärinevatest embrüotest, mis on oma<br />
arengus peatunud, kuid milles leidub siiski eluvõimelisi rakke. Teiseks on demonstreeritud, et<br />
tüvirakuliine saab kultiveerida üksikust 8 või 10-raku staadiumis olevast blastotsüstist<br />
eraldatud rakust. Ühe raku eemaldamine ei tohiks embrüot liigselt kahjustada ning seda<br />
meetodit kasutakse praegu implantatsiooni-eelses geneetilises diagnostikas, millega<br />
kontrollitakse, et arenema hakkavad organismil ei esineks tõsiseid geneetilisi defekte.<br />
Embrüonaalsed tüvirakud tunduvad olevat võimeliselt lõpmatult koekultuuri tingimustes<br />
paljunema ilma vananemise märke ilmutamata, mis teeks nende populatsioonide<br />
suurendamise küllaltki lihtsaks. Samuti on olemas erinevaid markereid, mis võimaldavad<br />
13
eristada diferentseerumata tüvirakke pühendunud tüvirakkudest ja mille abil saaks<br />
olemasolevaid rakupopulatsioone regulaarselt puhastada siiski tekkinud ebasoovitavatest<br />
rakkudest (Mountford J.C., 2008).<br />
Samas on näidatud, et pikka aega rakukultuuris kasvatatud embrüonaalsetel tüvirakkudel<br />
tekivad genoomsed ümberkorraldused, sh koopiaarvu muutused, mutatsioonid<br />
mitokondriaalses DNAs ning promootorite metüleerimismustrite muutused. Kõiki vastavaid<br />
erinevusi normaalse raku genoomist on täheldatud ka inimese vähkide korral (Maitra A jne,<br />
2005).<br />
2.1.2 Koespetsiifilised tüvirakud<br />
Täiskasvanud organismi kudedes ja organites leidub rakke, mis käituvad väga sarnaselt<br />
tüvirakkudega. Need rakud on võimelised andma järeltulijaid, mis diferentseeruvad vastava<br />
koe rakkudeks ning osalevad vigastuste parandamises ja koe uuendamises.<br />
Koespetsiifilised tüvirakud on väga heterogeenne populatsioon ning andmed nende<br />
erinevateks rakuliinideks diferentseerumise kohta on vastukäivad. Arvatavasti võib nende<br />
hulgas leida nii pluripotentseid kui ka juba pühendunud rakke, millel on ka vastavalt erinevad<br />
enese-uuenduslikud ja plastilised omadused (Ratajczak M.Z., 2007). Pluripotentsete rakkude<br />
hulk täiskasvanud organismis on ilmselt väga väike ning nende naaberrakkudest eraldamine<br />
nõuaks põhjalikku puhastamist. Samuti on tõenäoline, et elu jooksul on koespetsiifiliste<br />
tüvirakkude geneetiline materjal keskkonnamõjude ja replikatsioonil tehtud vigade tõttu<br />
kahjustada saanud (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Koespetsiifilised tüvirakud on diferentseerumata, aeglaselt jagunevad ja paiknevad tihti<br />
spetsiaalse mikrokeskkonnaga “nišis”. Neid iseloomustab suur tsütoplasma ja tuuma suhe<br />
ning väike organellide arv. Nagu ka peatükis 1.3.1 juba kirjeldatud, võivad tüvirakud<br />
paljuneda kas sümmeetriliselt või asümmeetriliselt, andes järeltulijateks vastavalt kaks<br />
identset tütarrakku või ühe tüviraku ja ühe pühendunud eellasraku. Pärast jagunemist hakkab<br />
tüviraku tütarrakk, mis on niši keskkonnast väljunud, kiiresti jagunema ning aina rohkem ja<br />
rohkem diferentseeruma, kuni temast tekib lõplikult diferentseerunud rakk.<br />
Tüvirakkude käitumine koes (jagunemise kiirus, diferentseerumise suund jms) on<br />
reguleeritud nii väliste (teiste rakkude või niši poolt genereeritud stiimulid) kui ka sisemiste<br />
(tüvirakkude enda “programm”) tegurite poolt (Miller S.J., 2005).<br />
14
Joonis 4, tüvirakkude jagunemise erinevad mudelid. Joonis võetud S.J. Milleri jne artiklist<br />
Interpreting epithelial cancer biology in the context of stem cells: Tumor properties and<br />
therapeutic implications, 2005.<br />
2.1.3 Indutseeritud pluripotentsed rakud (iPS rakud)<br />
2007. aastal demonstreeriti, kuidas inimese naha fibroblaste saab pluripotentseteks rakkudeks<br />
ümber programmeerida kasutades geenide Oct-4, Sox-2, c-Myc ja Klf-4 indutseeritud<br />
ekspressiooni (Takahashi K jne, 2007). Saadud iPS rakkude liinid sarnanesid embrüonaalsete<br />
tüvirakkudega nii morfoloogia, pinnamarkerite ekspressiooni, epigeneetilise staatuse,<br />
diferentseerumispotentsiaali kui ka üldise geeniekspressiooni mustri poolest.<br />
iPS rakkude loomiseks on kasutatud ka geene Oct-4, Sox-2, nanog ja Lin28 (Yu J jne, 2007),<br />
millest võib järeldada, et eriti olulised on pluripotentsuse indutseerimisel just Oct-4 ja Sox-2.<br />
Siiski ei ole veel päris selge, kas iPS rakud tekivad somaatilistest rakkudest või ainult<br />
koespetsiifilistest tüvirakkudest, mis kasutatud populatsioonis esinesid (Durcova-Hills G,<br />
2008).<br />
Kuid iPS rakkudel on ka puudusi. Nii transduktsioonis kasutatavad viiruvektorid kui ka<br />
mõned sisestatud geenid ise võivad põhjustada vähki, mistõttu praegu on uueks eesmärgiks<br />
leida valgud või keemilised ühendid, mis suudaksid vajalikke geene aktiveerida rakke<br />
15
geneetiliselt manipuleerimata. Samuti ei ole veel täielikult kindlaks tehtud, et iPS rakud<br />
suudavad diferentseeruda sama mitmekesiselt ja stabiilselt kui tüvirakud, kuna esialgsed<br />
uuringud, mis siiamaani läbi on viidud, ei ole olnud piisavalt põhjalikud. Senini on uuritud<br />
kaudseid tunnuseid nagu pinnamarkerid, et kinnitada kahe rakupopulatsiooni sarnaseid<br />
tunnuseid, kuid samade markerite ekspresseerimine ei anna alati veel rakkudele samasuguseid<br />
omadusi. Olemasolevate iPS rakuliinide vahel esineb ka märkimisväärseid erinevusi, mistõttu<br />
erinevatest liinidest pärit rakkude omadused ei pruugi olla sarnased. Samuti ei saa öelda, et<br />
koos pluripotentsuse indutseerimisega oleks kadunud eetilised probleemid, mis kaasnesid hES<br />
rakkudega, kuna teoreetiliselt oleks võimalik iPS rakkudest tekitada gameete ning kasutada<br />
neid elusorganismide loomiseks (Cyranoski D, 2008).<br />
Kokkuvõtteks võib öelda, et indutseeritud pluripotentsete rakkude loomine on paljulubav,<br />
kuid veel põhjalikku uurimist vajav tehnoloogia.<br />
2.1.4 Terapeutiline kloonimine<br />
Tüvirakke on loodud kandes somaatilise raku tuuma üle viljastatud ilma tuumata munarakku.<br />
Sellega on ka tõestatud, et epigeneetilised muutused, mis leiavad aset raku diferentseerumise<br />
käigus on tagasipööratavad ning lõplik diferentseerumine ei piira tuuma potentsiaali panna<br />
alus terve uue organismi arengule.<br />
Tuuma reprogrammeerimine viljastatud munarakus on küllaltki ebaefektiivne ning kuna<br />
normaalselt läbivad tulevased sugurakud tõenäoliselt gametogeneesi käigus teistkordse<br />
ümberprogrammeerimise, mis terapeutilise kloonimise puhul vahele jääb, ka vigane.<br />
Probleeme võib tekitada ka mitokondriaalse ning tuuma DNA kokkusobimatus. Siiski on<br />
somaatilise tuuma ülekanne üks arvestatavaid meetodeid pluripotentsete tüvirakkude<br />
loomiseks (Hochedlinger K ja Jaenisch R, 2006).<br />
2.2 Naha tüvirakud<br />
Tüvirakke on täiskasvanud organismi ükskõik millises koes suhteliselt väike hulk ja nende<br />
eristamine tavalistest naaberrakkudest on keeruline. Peamine tüvirakkude nišš nahas asub<br />
karvafolliikulis, basaalkihi rakkude hulgas on neid kõigest 2-7%. Karvafolliikuli tüvirakud<br />
paiknevad karvatupe väljasopistuses (bulge) karvapüstitajalihase läheduses rasunäärme all.<br />
Tüvirakud on seal hästi kaitstud ning neid ümbritsevas koes on rikkalikult närvijätkeid ja<br />
veresooni, mis tagab rakkudele hea varustatuse toitainete ja hapnikuga (Fuchs E, 2007).<br />
16
Naha tüvirakud osalevad karvafolliikuli tsüklilise arengu käigus folliikuli taastamises ja uue<br />
karva kasvus ning vigastuste korral epidermise ja rasunäärmete taastamisel (Fuchs E, 2007).<br />
Joonis 5. Väljasopistuses paiknevate tüvirakkude võimalikud diferentseerumisrajad. Joonise<br />
aluseks on võetud skeem E. Fuchsi artiklist Scratching the surface of skin development, 2007.<br />
On identifitseeritud ligikaudu 150 geeni, mille ekspressioon on iseloomulik just väljasopistuse<br />
rakkudele. Nende hulgas on ka BMP (bone morphogenetic protein) ja transformeeriva<br />
kasvufaktor-β signaalirajaga seotud geenid, mis ilmselt vastutavad tüvirakkude inaktiivse<br />
oleku eest. Kuigi on kindlaks tehtud, et väljasopistuse rakkude hulgas on tüvirakke, ei ole<br />
kindel, kas enamus seal paiknevaid rakke on multipotentsed, kuna vigastuste või uue karva<br />
tekke alguses aktiveeritakse neist vaid väike osa ning ülejäänud jäävad inaktiivseks. Samas on<br />
tõestatud, et folliikuli-sisese epidermise rakud ei ole erinevalt väljasopistuses paiknevatest<br />
rakkudest võimelised diferentseeruma kõikideks naha rakuliinideks, mis annab alust<br />
spekulatsioonidele, et nad ei ole mitte tüvirakud, vaid tõeliste naha multipotentsete<br />
tüvirakkude kiiresti jagunevad ja juba mingile spetsialiseerumisrajale pühendunud järglased<br />
(Fuchs E, 2007).<br />
Elu jooksul toimub pidevalt karvafolliikulite uuenemine ja uute karvade kasv nahal. Ei ole<br />
täpselt teada, mis signaalid osalevad väljasopistuse tüvirakkude aktiveerimisel karvafolliikuli<br />
17
taastamiseks, kuid ühe hüpoteesi järgi on selleks vajalik karva näsa lähedus. Karvafolliikuli<br />
degradatsiooni käigus tõuseb karva näsa ülespoole naha tüvirakkude lähedusse. Kui karva<br />
näsa uue karvakasvu tsükli alguses väljasopistusest eemaldub, taastub ka tüvirakkude vaikiv<br />
olek (Fuchs E, 2007).<br />
Karvafolliikuli tüvirakud ei osale tavatingimustes epiteeli homöostaasis, mistõttu nad ei ole ka<br />
hädavajalikud epidermise säilimiseks. Epidermise uuenemises on olulised hoopis basaalkihi<br />
rakud. Kuid vigastuste korral toimub folliikulist pärit tüvirakkude migreerumine kahjustatud<br />
kohta, kus nad osalevad kahjustada saanud piirkonna taaskatmises epiteelkoega. Kuna haava<br />
piirkonda liikunud rakud on omandanud epiteelse fenotüübi, on see tõestuseks sellele, et<br />
karvafolliikuli tüvirakud on tõesti võimelised diferentseeruma kõikideks epiteeli rakuliinideks<br />
(Ito M jne, 2005).<br />
Veel ei ole kindlaks tehtud, missugused on signaalid, mis osalevad tüvirakkude<br />
aktiviseerimises koekahjustuste korral, kuid viimasel ajal on esile kerkinud arvamus, et selle<br />
protsessiga võivad olla seotud rakkudevahelised ühendused. On võimalik, et kui nahk on<br />
vigastatud, initsieerib rakkudevaheliste adhereen-ühenduste vähesus rakkude migratsiooni<br />
vastavasse piirkonda, nende jagunemise seal ja immuunsüsteemi värbamise võimalikku<br />
infektsiooni vältimiseks. Kui optimaalne ühenduste arv on taastatud, toimub olukorra<br />
normaliseerumine (Fuchs E, 2007).<br />
Tüvirakuliste omaduste omandamist ja säilitamist nahas on seostatud Wnt signaalirajaga,<br />
mille keskseks ühendiks on β-kateniin. β-kateniin on multifunktsionaalne valk, mis aktiveerib<br />
Lef/Tcf perekonna DNA siduvaid valke. Wnt valgu poolt antava signaali mõjul moodustavad<br />
embrüonaalsed epiteeli tüvirakud karvafolliikuli. Selle protsessi juures on oluline ka BMP<br />
signaaliraja inhibeerimine. Kui β-kateniini pidevalt transgeense hiire nahas ekspresseerida,<br />
siis käitub ka folliikulite vaheline epidermis kui embrüonaalne nahk ning võib valida<br />
epidermaalse või karvafolliikuli staatuse vahel. Samasugune mõju on β-kateniinil ka naha<br />
mesenhümaalsetele rakkudele (Alonso L ja Fuchs E, 2003).<br />
18
Joonis 6. Skeemil on ülevaatlikult kujutatud Wnt signaalirada. Joonis pärineb<br />
internetileheküljelt http://www.pandasthumb.org/archives/2005/01/a-complex-regul.html<br />
Lef1/Tcf perekonna valkude aktiivsus võib olla määrava tähtsusega tüviraku<br />
diferentseerumise raja valikul. Kui Lef1 on nahas ja suu epiteelkoes üleekspresseeritud, võib<br />
täheldada karva ja hammaste kasvu tavatutes kohtades (Zhou P jne, 1995). Kui Wnt<br />
signaalrada takistada, tekivad folliikulite asemel epidermaalsed tsüstid (Huelsken J jne, 2001).<br />
Lef1/Tcf perekonda kuuluv transkriptsioonifaktor Tcf3 mängib suurt rolli naha tüvirakkude<br />
omaduste säilitamises ja inhibeerib kõiki kolme naha eellasrakkude diferentseerumisrada.<br />
Kaks neist, epidermaalne ja rasunäärme rada, ei olnud varem teadaolevalt Wnt signaalirajaga<br />
seotud.<br />
Tcf3 valku ekspresseeritakse naha eellasrakkudes nii embrüonaalselt kui ka pärast sündi,<br />
diferentseerumise käigus kaasneb aga selle taseme langus. Kui Tcf3 valgu taset kunstlikult<br />
tõsta, säilivad rakkudevaheline adhesioon ja epidermise-dermise vaheline piir, kuid<br />
diferentseerumist näitavate molekulaarsete markerite ekspressioon on alla surutud. Kuna Tcf3<br />
ilmneb nahas kõigepealt kohas, kuhu tekib hiljem tüvirakkude nišš, võib see anda aimdust,<br />
kuidas ja millal tekib nahas tüvirakkude reservuaar (Nguyen H jne, 2006).<br />
Tcf3 indutseerimise korral muutub epidermises ligikaudu 300 geeni ekspressioonimuster.<br />
Geenid, mis osalevad lipiidide metabolismis ja elektronide transpordis, olid eelistatult alla<br />
19
surutud, suhkrute metabolismi ja rakkude liikuvusega seotud geenide ekspressioon oli<br />
eelistatult soodustatud. Üldjoontes sarnaneb Tcf3 indutseeritud geeniekspressiooni muster<br />
väga naha eellasrakkude geeniekspressiooni mustriga. Ainus üllatus oli see, et vaid mõned<br />
rakkude jagunemisega seotud geenid on Tcf3 poolt negatiivselt mõjutatud. Seetõttu on<br />
tõenäoline, et kui Tcf3 mängib rolli tüvirakkude rakutsükli aeglustamises, ei tee ta seda<br />
üksinda (Nguyen H jne, 2006).<br />
Üks Tcf3 poolt kõige tugevamini inhibeeritud geene kodeerib PPA (peroxisome proliferatoractivated)<br />
retseptoreid ehk PPARe. Kuna iga PPAR geeni promootoris paikneb Tcf/Lef1<br />
regulatoorne element, millele Tcf3 on võimeline seonduma nii in vitro kui ka in vivo, on väga<br />
tõenäoline, et Tcf3 suudab PPAR geenide ekspressiooni otseselt mõjutada. PPAR<br />
transkriptsioonifaktorid on olulised nii epidermaalses kui ka rasunäärmete diferentseerumises,<br />
mistõttu Tcf3 olemasolul rakus on need diferentatsioonirajad blokeeritud. On ka näidatud, et<br />
Tcf3 juuresolekul ei suuda degenereerunud karvafolliikulid enam uuesti siseneda karvade<br />
tsüklilisse arengusse ning uusi folliikuleid ei teki (Nguyen H jne, 2006).<br />
Spetsiifilisi naha tüvirakkude markereid veel leitud ei ole. Üheks kandidaadiks on integriini<br />
perekonna transmembraansed retseptorid, mis on osalised basaalkihi rakkude kinnitumisel<br />
basaalmembraanile, teiseks on transferriini retseptor. Kuna naha tüvirakud paiknevad kas<br />
basaalmembraanil või karvafolliikulis, siis on potentsiaalsete markeritena huvitavad just<br />
molekulid, mis osalevad rakkude adhesioonil substraadile. Adhesiooni molekulide uurimist<br />
toetab ka see, et tõenäoliselt vajavad tüvirakud oma iseloomulike tunnuste säilitamiseks kas<br />
niši spetsiifilist mikrokeskkonda või kinnitumist basaalmembraanile (Alonso L ja Fuchs E,<br />
2003).<br />
2.3 Tüvirakkude osa naha- ja limaskesta koevigastuste parandamises<br />
Vigastuste parandamine on igale organismile elutähtis protsess. Kuna papilloomiviirus<br />
siseneb organismi just epiteeli vigastuste kaudu, on see tähtis aspekt ka HPV uurimisel.<br />
Naha- ja limaskesta vigastuste parandamise juures mängivad põhirolli kaks protsessi: reepiteliseerumine<br />
ja sidekoe kokkutõmbumine. Täiskasvanud organismis liiguvad eesmised<br />
epidermaalsed rakud haava sulgemiseks üle vigastuse piirkonna, samaaegselt toimub sidekoe<br />
kokkutõmbumine eriliste müofibroblastide abil. Vigastuste paranemisel ei taastata<br />
20
epidermaalsed ja dermaalsed struktuurid täielikult ning kahjustada saanud kohta tekib arm.<br />
(Nodder S ja Martin P, 1996)<br />
Epiteeli vigastuste korral hakkavad kahjustuse serval basaalkihi keratinotsüüdid ettepoole<br />
liikuma üle ajutise fibronektiini ja fibrinogeeni maatriksi, mis tekib haava dermise ja fibriinist<br />
kärna vahele. Esimeste ridade rakkudel moodustuvad sõrme-laadsed lamellipoodid ning<br />
nende integriinide ekspressioonimuster muutub, nii et nad hakkavad rohkem tootma<br />
fibronektiini/fibrinogeeni siduvaid integriine ja relokaliseerivad kollageeni/laminiini siduvad<br />
integriinid, mis võimaldab epidermaalsete rakkude kihil kinnituda alumisele koele ja vedada<br />
ennast edasi üle haavapinna. Juhtivad epidermaalsed rakud hakkavad ka sekreteerima mitmeid<br />
proteaase ja proteaaside regulaatoreid, mis võimaldab neil liikuda läbi kuivanud dermise ja<br />
kärna (Nodder S ja Martin P, 1996).<br />
Juhul, kui vigastuse piirkonnas on säilinud karvafolliikulid, mängivad haava taaskatmisel<br />
epiteelkoega väga suurt osa tüvirakud. Vastava signaali saamise järel hakkavad karvafolliikuli<br />
tüvirakud lineaarselt kahjustuse suunas liikuma. Enamasti liiguvad mobiliseerunud tüvirakud<br />
epidermise pealmistesse kihtidesse, kuid sügavama haava puhul basaalkihti, mis tähendab, et<br />
neid suunatakse otseselt piirkonna suunas, kus rakke puudu on. Migreerumise ajal<br />
ekspresseerivad folliikuli rakud juba keratinotsüütidele iseloomulikke markereid, mis näitab,<br />
et nad on alustanud epiteeli rakkudeks diferentseerumist. Vigastatud kohas jagunevad need<br />
rakud kiiresti ning osalevad epidermise taastamises, kuid aja möödudes folliikulist pärit<br />
rakkude arv vigastatud koes väheneb. Arvatakse, et see on märk epidermaalset päritolu<br />
rakkude ellujäämis-eelisest võrreldes tüvirakkude järglastega, kuna pühendunud eellased ei<br />
ole uues kohas ilmselt võimelised oma omadusi säilitama ja on määratud lõplikult<br />
diferentseeruma (Ito M jne, 2005). Tüvirakkude olulisust vigastuste parandamisel rõhutab<br />
see, et juhul kui karvafolliikulid on ulatusliku kahjustuse käigus hävinud, suudab organism<br />
haava parandada ainult äärtest (Alonso L ja Fuchs E, 2003).<br />
Mitmeid tunde pärast naha vigastamist aktiveeritakse lähedalasuvad tavaliselt paiksed<br />
dermaalsed fibroblastid, mis liiguvad kahjustatud kohta, paljunevad seal ja moodustavad<br />
puuduva sidekoe asendamiseks maatriksi. Uude sidekoesse tungib eelnevalt olemasolevatest<br />
veresoontest tekkinud kapillaaride võrgustik. Moodustunud koekompleksi tuntakse<br />
granulatsioonikoena ning just see on vastutav haava kokkutõmbumise eest koeparandamise<br />
protsessis. Granulatsioonikoe kokkutõmbevõimelised rakud on müofibroblastid, mis tekivad<br />
tavalistest haava fibroblastidest, kuid meenutavad pigem silelihasrakke. Müofibroblastide<br />
21
teket indutseerib TGFβ ja teiste kasvufaktorite olemasolu kombinatsioon mehhaaniliste<br />
stiimulitega vigastuste sulgumisel (Nodder S ja Martin P, 1996).<br />
Erinevate tsütokiinide ja kasvufaktorite vabastamine vereliistakutest põhjustab haava<br />
ümbruses põletiku tekke. Arvatakse, et just need signaalid initsieerivad ja juhivad ka teisi<br />
vigastuste parandamise protsesse ning on vastutavad neutrofiilide ja makrofiilide värbamise<br />
eest vigastatud piirkonda.<br />
Lisaks patogeenide ja raku laguproduktide fagotsüteerimisele muutuvad immuunsüsteemi<br />
rakud pärast esialgsete signaalide kadumist kahjustatud koes tsütokiinide ja kasvufaktorite<br />
allikaks ning kui nende ligipääsu haavale takistada, on paranemisprotsess tugevalt pärsitud<br />
(Nodder S ja Martin P, 1996).<br />
2.4 Koeparandamise ja HPV infektsiooni seos<br />
Kuna papilloomiviirus siseneb organismi epiteeli vigastuste kaudu ning nende vigastuste<br />
parandamisel mängivad suurt rolli tüvirakud, on väga tõenäoline, et HPV puutub kokku ja<br />
nakatab ka tüvirakke. Võib oletada, pikaajalise infektsiooni tekkeks on vaja just aeglaselt<br />
jagunevate tüvirakkude nakatumine, kuna juhul kui HPV siseneb kiiresti paljunevatesse<br />
pühendunud eellasrakkudesse, kaob viirus eespool kirjeldatud keratinotsüütide elutsükli<br />
iseärasustest tingituna organismist suhteliselt lühikese aja jooksul.<br />
2.5 Tüvirakkude osa papilloomiviiruste indutseeritud kartsinogeneesis<br />
Ligi 90%-i inimeste kasvajaid saab alguse epiteelkoest. Organismi epiteelid läbivad pidevat<br />
uuendumist ja ümberkorraldumist, milles osaleb terve hierarhia erineva<br />
jagunemispotentsiaaliga rakke. Rakupopulatsioonide uuenemine saab alguse aeglaselt<br />
jagunevatest tüvirakkudest, jätkub nende pühendunud järglaste kiire paljunemisega ning<br />
tipneb terve suure hulga organiseeritud lõplikult diferentseerunud rakkude moodustamisega.<br />
Vähi teket võib tihti vaadelda kui normaalse koe homöostaasi hälbinud varianti, kuna see<br />
kordab oma arengus tüvirakk → pühendunud eellane → diferentseerunud rakk järgnevust<br />
(Miller S.J. jne, 2005).<br />
On välja pakutud kaks kasvaja suurenemise mudelit. Stohhastilise mudeli järgi on<br />
põhimõtteliselt kõik kasvaja rakud võimelised kiiresti jagunema. Tüviraku mudeli järgi on<br />
22
ainult väike protsent kasvaja rakkudest võimelised pika aja jooksul säilitama<br />
paljunemisvõimet, kuna enamus rakke läbib muundunud kujul terminaalse diferentseerumise<br />
protsessi. Vähi tüvirakud arenevad koespetsiifilistest tüvirakkudest samade aeglaste<br />
protsesside läbi nagu vähirakud tavalistest normaalse koe rakkudest (Miller S.J. jne, 2005).<br />
Kineetilised analüüsid ja katsed inimeste rakkudega koekultuuri tingimustes näitavad, et<br />
inimese puhul peab toimuma 4-7 suureulatuslikku mutatsiooni homöostaasi jaoks vajalikes<br />
geenides, et normaalsest rakust areneks vähirakk (Miller S.J. jne, 2005). Nende<br />
mutatsioonidega peavad rakus kaasnema järgnevad muutused: (i) kasvusignaalide suhtes<br />
naaberrakkudest sõltumatuks muutumine, (ii) tundetus kasvu inhibiitorite suhtes, (iii)<br />
apoptoosi vältimine, (iv) piiramatu potentsiaal jaguneda, (v) võime soodustada veresoonte<br />
teket, (vi) võime tungida teistesse kudedesse ja tekitada metastaase. Kõikide nende tunnuste<br />
tekkimise eelduseks on seitsmes muutus genoomse ebastabiilsuse näol (Miller S.J. jne, 2005).<br />
On palju tõendeid selle kohta, et just tüvirakud on organismi rakkude hulgas selliste<br />
mutatsioonide sihtmärkpopulatsioon, üks kõige ilmselgemaid on see, et kuna epiteeli<br />
uuenemise toimub inimestel 4 nädala jooksul, siis on ainult tüvirakud epiteeli rakkudest<br />
organismis piisavalt kaua nende mutatsioonide kogunemiseks. Kuid on ka näidatud, et vähi<br />
teke võib alguse saada rohkem diferentseerunud eellasrakkudest. Kuna vähitekke protsess on<br />
pika-ajaline, on võimalik, et sellisel juhul toimuvad varased mutatsioonid tüvirakkudes, kuid<br />
lõplik transformatsioon alles tüvirakkude pühendunud järglastes (Miller S.J. jne, 2005).<br />
Mutatsioonid toimuvad rakkudes enne fenotüübiliste muutuste teket ning mõnede<br />
perekondlikult päranduvate vähkide puhul võivad need olemas olla isegi enne organismi<br />
sündi. Tüviraku niššides toimub rakkude klonaalne evolutsioon ning kui peaks juhtuma, et<br />
omandatud mutatsioon suurendab tüviraku kohasust, võib toimuda niši sees geneetiliselt<br />
muundunud raku klonaalne ekspansioon. Mutatsiooniga rakkude arvu kasv omakorda<br />
suurendab tõenäosust, et kui peaks toimuma teistkordne geneetilise materjali teisenemine,<br />
toimub see juba eelnevalt pro-onkogeenses rakus. Muteerunud rakkude paljunemisele niši<br />
sees järgneb nende populatsiooni laienemine väljapoole nišši, mille käigus tekivad epiteelses<br />
koes kahjustunud geneetilise materjaliga rakkudega kaetud piirkonnad. Mutatsioonide<br />
lisandumine nendesse aladesse võib lõppeda vähi tekkega (Miller S.J. jne, 2005).<br />
Kuna papilloomiviirused nakatavad eelistatult tüvirakke ning ekspresseerivad pro-onkogeene,<br />
on HPV infektsioon vähiteket soodustav tegur. Eriti kui tegu on kroonilise nakkusega, millega<br />
23
kaasnevad pika-ajalised epiteel- või limaskoe kahjustused. On ka näidatud, et<br />
papilloomiviiruse elutsüklis võib amplifikatsioonilise replikatsiooni vigane masinavärk olla<br />
vastutav genoomse ebastabiilsuse tekke eest (Kadaja M jne, 2007). Kõrgeriski HPV genoomi<br />
enda üleamplifikatsioon võib viia subgenoomsete origin-fragmentide kogunemisele rakus ja<br />
nende seejärgsele integratsioonile peremeesraku genoomi. Mingil etapil võivad ühes rakus<br />
sama-aegselt koos eksisteerida nii integreerunud kui ka episomaalne HPV genoomne DNA,<br />
kusjuures episomaalse genoomi pealt sünteesitud E1 ja E2 valgud võivad algatada<br />
replikatsiooni ka integreerunud HPV URR (origin) piirkonnalt, mille tulemusena toimub nii<br />
papilloomiviiruse DNA kui ka sellega piirneva raku genoomse materjali amplifikatsioon.<br />
Tekkinud fragmendid võivad olla sihtmärgiks raku reparatsiooni/rekombinatsiooni<br />
aparatuurile, mis kokkuvõttes võib viia genoomsete ümberkorralduste ja nendest tuleneva<br />
genoomse ebastabiilsuse põhjustatud vähi tekkeni (Kadaja M jne, 2007).<br />
On võimalik, et ka in vitro näidatud HPV-16 võime pärssida epiteeli rakkude<br />
diferentseerumist (McCance D.J. jne, 1988) võib soodustada vähi teket. Kui HPV hoiab oma<br />
peremeesrakku diferentseerumata olekus ning laseb tal olla jagunemisvõimelisena kauem kui<br />
loomulik, suurendab see nii rakus transformeerivate mutatsioonide toimumise kui ka<br />
muteerunud raku paljunemise tõenäosust.<br />
3. TÜVIRAKKUDE DIFERENTSEERUMISE SUUNAMINE. SISSEJUHATUS<br />
Seoses inimese papilloomiviiruse elutsükli seotusega epiteeli rakkude<br />
diferentseerumisprogrammiga ning tõsiasjaga, et eduka infektsiooni tekkeks peab HPV<br />
nakatama just naha tüvirakke, oleks väga kasulik, kui papilloomiviirust saaks laboratoorselt<br />
uurida tüvirakkude koekultuuris, mida saab indutseerida diferentseeruma keratinotsüütideks.<br />
Elusate loomamudelite peal on viiruse ja organismi interaktsioone raske uurida, samuti on<br />
loommudelite kasutamine kallis ja tülikas. Lisaks takistab papilloomiviiruse suur<br />
koespetsiifilisus katseloomade otsese nakatamise viiruspartiklitega (Fang L jne, 2005).<br />
Võimalus koekultuuris eksperimenteerida HPV nakkuse elulähedase mudeliga tuleks kindlasti<br />
kasuks ka võimalikes varajastes ravimikatsetustes, kuna see võimaldab saata edasistesse<br />
etappidesse põhjalikumalt läbiuuritud ja kontrollitud ravimikandidaadi, mis suurendab<br />
tõenäosust, et uuritavad kandidaadid on tõepoolest efektiivsed ning hoiaks kokkuvõttes ka<br />
raha kokku.<br />
24
Praegu kasutatakse HPV elutsükli uurimisel peamiselt inimeste papilloomiviirustega<br />
nakatatud epiteelkoe siirdamist immuunpuudulikele hiirtele või organotüüpset parvkultuuri.<br />
Inimese epiteeli siirdamine immuunpuudulikele hiirtele võeti esmakordselt kasutusse Kreideri<br />
jne poolt 1985. aastal (Fang L jne, 2005). Inimese epiteeli õhendatud tükikesi inkubeeriti<br />
rakuvabas viiruse ekstraktis, mis pärines genitaalpiirkonna soolatüügaste käes vaevlevatelt<br />
patsientidelt, ning siirdati hiirte neerude fibrooskihnu alla. Pärast 3 kuu pikkust inkubatsiooni<br />
arenesid nendesse piirkondadesse viirusepartikleid produtseerivad epiteelsed tsüstid, mis<br />
sarnanesid loomulikult esinevate suguorganite kondüloomidega. Selline mudel on laialt<br />
kasutatav viirus produktsiooni, papilloomi tekkega seostuvate molekulaarsete sündmuste ja<br />
viiruse-vastaste ainete toime uurimisel. Kuid siirdamise meetodi kasutamist piirab asjaolu, et<br />
nakkust ei saa esile kutsuda HPV DNA abil, kuna kõrge riski papilloomiviiruste geneetilist<br />
materjali on kliinilisest materjalist raske kätte saada ja lisaks välistab see viiruse elutsükli<br />
uurimise genoomi manipulatsiooni kaudu (Fang L jne, 2005).<br />
Organotüüpne parvkultuur koosneb epiteelsetest rakkudest, mis on külvatud fibroblaste<br />
sisaldava kollageenmaatriksi peale. Kogu kompleks asub raamistikul ning seda toidetakse<br />
altpoolt söötmega. Selline parvkultuur jäljendab lähedaselt epiteelkoe diferentatsiooni ja<br />
ülesehitust ning võimaldab viia läbi viiruse päriliku materjali geneetilist analüüsi ning<br />
elutsükli uuringuid. Epidermaalsete rakkude allikana kasutatakse kas naha biopsiatest<br />
eraldatud rakke või sobivaid keratinotsüütide rakuliine. Kuna inimese primaarsed<br />
keratinotsüüdid on piiratud elueaga, mille jooksul HPV ei jõua parvkultuuris lõpetada<br />
produktiivset elutsüklit, kasutatakse harilikult immortaliseeritud rakuliine, kuigi sellised<br />
rakuliinid ei pruugi alati järgida normaalset keratinotsüütide diferentseerumismustrit (Fang L<br />
jne, 2005).<br />
25
Joonis 7. Organotüüpse parvkultuuri skeem. Joonis võetud H.J. Starki jne artiklist<br />
Organotypic cocultures as skin equivalents: A complex and sophisticated in vitro system,<br />
2004.<br />
Diferentseeruma suunatud tüvirakkude kasutamine võiks olla inimese papilloomiviiruse<br />
uurimisel nende kahe meetodi alternatiiviks. Kuna tüvirakkude oluline tunnus on võime<br />
ennast pidevalt uuendada, siis peaks nende pika-ajaline säilitamine laboritingimustes olema ka<br />
küllaltki lihtne. Samas tuleks arvesse võtta peatükis 2.1.1 välja toodud muutuseid, mis<br />
tüvirakkude populatsioonis koekultuuris mitme põlvkonna jooksul toimuvad (Maitra A. jne,<br />
2005), kuna need võivad mõjutada katsetulemusi (eriti kui uuritakse HPV infektsiooni rolli<br />
vähitekke protsessis) ning viia valede järeldusteni.<br />
Diferentseeruma on võimalik suunata embrüonaalseid tüvirakke, naha tüvirakke ning isegi<br />
organismi teistest kudedest pärit tüvirakke, mis on võimelised keratinotsüütideks transdiferentseeruma.<br />
3.1 Embrüonaalsete tüvirakkude diferentseerimine<br />
Kõige olulisem hES rakkude kasutamise eelis on nende surematus ja võime piiramatult iseuueneda,<br />
mis võimaldab neil anda piiramatus koguses diferentseerunud keratinotsüüte või<br />
nende eellasrakke. Seoses mitmete eetiliste probleemidega, mis nende kasutamist<br />
ümbritsevad, võib embrüonaalsete tüvirakkude saamine aga osutuda probleemseks. hES<br />
rakkude puhul on ka väga tõenäoline spontaanne diferentseerumine mitte-soovitud<br />
rakuliinideks ning sellega kaasnev diferentseerumise vähenenud efektiivsus.<br />
26
3.2 Koespetsiifiliste tüvirakkude diferentseerimine<br />
Multipotentsed koespetsiifilised tüvirakud on omadustelt ilmselt küllaltki sarnased<br />
embrüonaalsete tüvirakkudega: suure klonogeense potentsiaaliga ja võimelised<br />
diferentseeruma mitmeteks erinevateks rakutüüpideks. On teada, et karvafolliikuli<br />
väljasopistuses on multipotentseid tüvirakke, kuid nende hulk seal on küsitav, mistõttu on<br />
tõenäoline, et enne võimalikku praktilist kasutamist tuleb tõeliselt multipotentsed rakud<br />
naaberrakkude seast eristada ja eraldada. On avaldatud ka palju artikleid selle kohta, et<br />
koespetsiifiliste tüvirakkude enese-uuendamise potentsiaal võib olla piiratud ning aja jooksul<br />
väheneda (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Kuna naha tüvirakud on pärit inimeste koeproovidest, tuleb neid kultuure testida<br />
infektsiooniliste patogeenide vastu. Eriti suur on oht, et rakupopulatsioon võib olla saastunud<br />
seni tundmatute või alles arenevate haigustekitajatega. Samuti on tõenäoline, et elu jooksul on<br />
koespetsiifilistesse tüvirakkudesse kogunenud geneetilise materjali kahjustusi. Mõlemad<br />
faktorid võivad laboratoorsete uuringute käigus viia ekslike tulemusteni (Heng B.C. jne,<br />
2005).<br />
Kuna naha tüvirakkudel on juba teatud eeldused diferentseeruda keratinotsüütideks, on nende<br />
kasutamine efektiivsem ning kergem kui embrüonaalsete tüvirakkude kasutamine. Kuid samal<br />
põhjusel on raskendatud teistest kudedest pärit tüvirakkude trans-diferentseerimine (Heng<br />
B.C. jne, 2005).<br />
3.3 Tüvirakkude kultiveerimise eeldused<br />
Nii embrüonaalsete kui ka koespetsiifiliste tüvirakkude puhul on oluline doonorite<br />
meditsiinilise tausta kindlakstegemine ja kirjaliku nõusoleku omandamine enne rakuliinide<br />
loomist.<br />
Rakuliine on soovitav kultiveerida tundmatutest komponentidest vabas keskkonnas,<br />
soovitatavalt kasutades inimeselt pärit toiterakke (feeder cells) ning ainult täpselt teadaoleva<br />
koostisega söötmeid. Igasuguste tundmatute ja teistelt organismidelt peale inimese pärinevate<br />
komponentide sisaldumisega rakukultuuris kaasneb ka oht seni identifitseerimata patogeenide<br />
ülekandeks ning suureneb kasvukeskkonna varieeruvus, mis võib oluliselt mõjutada<br />
katsetulemusi. Seetõttu peaksid kasutatavad söötmed olema eelistatult seerumi-vabad või<br />
27
sisaldama kunstlikke seerumi asendajaid, mille keemiline koostis oleks täpselt kindlaks<br />
määratud.<br />
Kuna ilma seerumita rakkude kasvatamisel on mitmeid puudusi, nagu rakkude aeglasem<br />
jagunemine, apoptootiliseks muutumine ja halvem kinnitumine substraadile, siis oleks kasulik<br />
kasutada seerumi asendajaid (Heng B.C. jne, 2004).<br />
3.4 Tüvirakkude diferentseerimise suunamise etapid<br />
Tüvirakkude diferentseerimisel keratinotsüütideks on 3 peamist etappi: (i) tüvirakkudes<br />
keratinotsüütideks diferentseerumise pühendumise esilekutsumine, (ii) pühendunud eellaste<br />
eristamine ja puhastamine, (iii) pühendunud eellasrakkude paljundamine ja lõplik<br />
diferentseerimine.<br />
4. TÜVIRAKKUDE DIFERENTSEERUMISE SUUNAMISE STRATEEGIAD<br />
4.1 Keratinotsüütideks diferentseerumisele pühendumise indutseerimine<br />
Keratinotsüütideks diferentseerumisele pühendumine on vajalik ainult embrüonaalsete<br />
tüvirakkude ja nende koespetsiifiliste tüvirakkude puhul, mis ei ole nahast pärit. Naha<br />
tüvirakkudel on juba olemas eeldused keratinotsüütideks arenemiseks (Heng B.C. jne, 2005).<br />
4.1.1 Kindla koostisega keskkonna kasutamine<br />
Üks võimalus kutsuda esile tüvirakkude diferentseerumist keratinotsüütideks on kasvatada<br />
neid kindlaks määratud koostisega keskkonnas, mis sisaldab tsütokiine, kasvufaktoreid,<br />
kemikaale ja rakuvälise maatriksi ehk ECMi (extracellular matrix) komponente, mis<br />
soodustavad vastavat diferentseerumist. Selle meetodi suurim puudus on ebaefektiivsus, kuna<br />
paljud kasutatavatest komponentidest soodustavad mitmeteks rakutüüpideks<br />
diferentseerumist, seega tekiks lisaks soovitud keratinotsüütide eellasrakkudele veel mitmete<br />
teiste rakuliinide eellasi. Parimal juhul saaks kasvukeskkonna koostist katse-eksitus meetodil<br />
optimeerida nii, et võimalikult palju tekiks soovitud rakuliini eellasi, kuid igal juhul nõuab<br />
meetod laiaulatuslikku rakkude selekteerimist ja sellele järgnevat paljundamist, mis teeb selle<br />
nii aeganõudvaks kui ka töömahukaks protsessiks (Heng B.C. jne, 2005).<br />
28
Hiirte peal on õnnestunud indutseerida tüvirakkude pühendumine ja diferentseerumine<br />
keratinotsüütideks kasutades kasvukeskkonda, mis sisaldas BMP-4 (bone morphogenetic<br />
protein-4), C vitamiini ja nii inimeste kui ka hiirte fibroblastidelt pärit ECMi (Coraux C jne,<br />
2003).<br />
4.1.2 Geneetiline modulatsioon<br />
Tüvirakkude transfekteerimine keratinotsüütideks diferentseerumist soodustavaid<br />
signaalvalke kodeerivate DNA konstruktiga oleks efektiivsem meetod pühendunud<br />
eellasrakkude saamiseks. Huvipakkuvad kandidaadid oleksid Wnt-signaaliraja poolt<br />
kontrollitavad Lef1/Tcf perekonna transkriptsioonifaktorid, c-myc ning<br />
transkriptsioonifaktorid p63 (Tap63) ja GATA-3 (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Geneetilise modulatsiooni puhul oleks soovitav kasutada promootoreid, mida saab väliste<br />
kemikaalide, kuumašoki või valguse abil sisse ja välja lülitada, kuna nii on võimalik<br />
sisestatud konstruktidelt toimuvat valgusünteesi kontrollida.<br />
On näidatud, et transkriptsioonifaktorid on võimelised ilma signaalpeptiidi olemasoluta<br />
rakkude vaheliste otseste kontaktide kaudu rakust rakku liikuma ning toimima parakriinsete<br />
regulaatoritena (Prochiantz A ja Joliot A, 2007). Kui lisada transfekteeritavatele<br />
konstruktidele järjestused, mis kodeerivad sellist aktiivsust võimaldavat domääni, saaks<br />
oluliselt suurendada geneetilise modulatsiooni meetodi efektiivsust keratinotsüüdiks<br />
diferentseerumisele pühendumisele (Heng B.C. jne, 2005).<br />
4.2 Pühendunud eellasrakkude selekteerimine ja sorteerimine<br />
Naha tüvirakkude puhul saab neid epidermaalse koe jääkidest puhastada kiire seondumise abil<br />
tüüp IV kollageenile (Heng B.C. jne, 2005). Embrüonaalsete ja teistest kudedest pärit<br />
tüvirakkude puhul saab selekteerimiseks kasutada nii spetsiifilisi pinnamarkereid kui ka<br />
keratinotsüütideks diferentseerumisele pühendumiseks vajalike endogeensete geenidega<br />
liidetud markergeenide ekspressiooni.<br />
Pinnamarkereid kasutades saab pühendunud eellasrakke sorteerida spetsiifilisi märgistatud<br />
antikehi kasutades kas fluerestsentsi (FACS ehk fluorescence-activated cell sorting) või<br />
magneetilise afiinsuse (MACS ehk magnetic affinity cell sorting) abil. Huvipakkuvateks<br />
29
pinnamarkeriteks on β1-integriin ning kõrge α6-integriini ekspressioon kombineeritult madala<br />
transferriini retseptori ekspressiooniga (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Markergeenidena on laialdast kasutust leidnud GFP (green fluorescent protein) ja neomütsiini<br />
resistentsuse kassett (Heng B.C. jne, 2005). Markergeenid ei pea olema otseselt seotud<br />
diferentseerumiseks vajaliku geeniga, see võib olla koespetsiifilise promootori kontrolli all.<br />
Samuti võib ebasoovitavale koele tüüpilise promootori kontrolli all viia rakkudesse sisse<br />
suitsiidigeene kodeerivad konstrukte (Hentze H. jne, 2006).<br />
4.3 Pühendunud eellasrakkude lõpliku diferentseerumise indutseerimine<br />
Pühendunud eellasrakud on hoolimata eeldusele diferentseeruda just keratinotsüütideks siiski<br />
võimelised arenema ka teisteks rakuliinideks, mistõttu on kasulik nende edasist<br />
diferentseerumist suunata. Selles staadiumis rakud on küll jagunemisvõimelised, kuid ei<br />
suuda oma populatsiooni uuendada.<br />
4.3.1 Kindla koostisega keskkonna kasutamine<br />
Ka pühendunud eellasrakkude diferentseerumist indutseeriv keskkond peaks olema täpselt<br />
defineeritud koostisega ning eelistatult seerumivaba või sisaldama kunstlikku seerumi<br />
asendajat. Diferentseerumist soodustava keskkonna loomisel on oluline kasutada söötmes<br />
sobivaid tsütokiine ja kasvufaktoreid.<br />
Kõige levinumad primaarsete keratinotsüütide kultiveerimisel kasutatavad tsütokiinid on<br />
epidermaalne kasvufaktor EGF (epidermal growth factor) ning insuliin või insuliini-laadse<br />
kasvufaktori IGF (insuline-like growth factor) isovormid (Heng B.C. jne, 2005). Nii EGFi kui<br />
ka IGFi kohta on näidatud, et nad mängivad tähtsat rolli naha homöostaasis (Tavakkol A jne,<br />
1999), EGF perekonna liige epireguliin on aga üks keratinotsüütide autokriinsetest<br />
kasvufaktoritest (Shirakata Y jne, 2000). FGF (fibroblast growth factor) ning talle<br />
struktuurselt sarnane KFG (keratinocyte growth factor) on samuti keratinotsüütide<br />
jagunemise ja morfogeneesi stimulaatorid (Heng B.C. jne, 2005). On näidatud, et<br />
transformeerivate kasvufaktorite (TGF ehk transforming growth factor) perekonna liige BMP<br />
mõjub soodustavalt keratinotsüütideks diferentseerumisele (D’Souza S.J. jne, 2001).<br />
Keratinotsüütideks diferentseerumise indutseerijatena on veel ära märgitud tüviraku faktorit,<br />
angiopoietiiniga seotud kasvufaktorit, granulotsüütide/ markofaagide kolooniaid stimuleeriv<br />
30
faktor, kasvu diferentatsiooni faktor, tümotsüüte (T-raku eellasrakk) aktiveeriv faktor, kasvaja<br />
nekroosi faktor-α, interleukiin-1 ja närvi kasvufaktor (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Lisaks tsütokiinidele ja kasvufaktoritele on võimalik kasutada ka mitte-valgulisi keemilisi<br />
lisandeid. Sellised kemikaalid on valkudest stabiilsemad ning püsivad söötmes kauem<br />
aktiivsena, mis on kasulik pikema in vitro koekultuuris hoidmise juures. Samuti saab selliseid<br />
ühendeid keemiliste reaktsioonide abil lihtsalt toota, mis on võrreldes valkude tootmisega<br />
palju kergem, ning nad ei vaja ka post-translatsioonilist modifikatsiooni.<br />
Keratinotsüütideks diferentseerumist soodustavad askorbiinhape, naatrium butüraat,<br />
staurosporiin, keramiid, kolesterooli derivaadid nagu oksüsterool, farnesool, kaltsiumi<br />
retseptori aktivaator NSP R-467, 1, 25-dihüdroksüvitamiin D ja selle analoogid, retinoolhape,<br />
prostaglandiin 12 ja selle analoogid, nikotiin, biotiin ja arotinoid etüülester. Lisaks oma<br />
stimuleerivat efekti söötme kõrgendatud kaltsiumisisaldus (Heng B.C. jne, 2005).<br />
4.3.2 Ekstratsellulaarse maatriksi kasutamine<br />
Organismis koosneb nahk mitmetest erinevatest rakutüüpidest, mis on ümbritsetud rakuvälise<br />
maatriksi ehk ECMi poolt. ECMi ülesandeks on säilitada koe strukturaalset terviklikkust, kuid<br />
tal on ka füsioloogiline roll rakkude mikrokeskkonna mõjutamise kaudu.<br />
Naha ECM koosneb peamiselt üheksast kollageeni tüübist, millest valdav on tüüp I. Maatriksi<br />
mitte-kollageensed komponendid on ehituslikke ülesandeid täitvad valgud nagu fibronektiin,<br />
laminiin ja elastiin koos erinevate proteoglükaanide ja glükoosaminoglükaanidega (GAGid<br />
ehk glycosaminoglycans) (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Vastava ekstratsellulaarse maatriksi kasutamine soodustaks kindlasti pühendunud<br />
eellasrakkude lõplikku diferentseerumist keratinotsüütideks. Kuigi ECM võib koosneda nii<br />
loomulikult nahas esinevatest komponentidest kui ka sünteetilistest materjalidest, on oluline,<br />
et see oleks rakukultuuris kasutamiseks sobiv ega oleks tsütotoksiline. 3D maatriksite<br />
kasutamine või rakukultuuri kasvatamine kahe maatriksi kihi vahel jäljendab loomulikumalt<br />
naha struktuuri ning on näidatud, et sellised kultuurid on edukamad diferentseerunud<br />
keratinotsüütide fenotüübi säilitamisel kui tavalised 2D kultuurid (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Keratinotsüütide kinnitumine ja bioloogilised funktsioonid paranevad ka koos ECMi<br />
suurenenud konarlikkuse, hüdrofiilsuse ja poorsusega (Heng B.C. jne, 2005). Olulised on ka<br />
maatriksi elektrostaatiline laeng ning geomeetriline konfiguratsioon (Heng B.C. jne, 2004).<br />
31
Et paremini imiteerida organismis esinevat keskkonda oleks soovitatav, et maatriks koosneks<br />
loomulikult naharakkude ECMis esinevatest komponentidest nagu kollageen. On kindlaks<br />
tehtud, et kollageeni maatriksi kasutamine aitab säilitada keratinotsüütide fenotüüpi<br />
koekultuuri tingimustes, kuid on ka näidatud, et 3D kollageeni maatriksi ning sobivate söötme<br />
lisanditega saab panna reesusahvide embrüonaalseid tüvirakke diferentseeruma<br />
keratinotsüütideks (Chen S.S. jne, 2003).<br />
Et parandada peamiselt kollageenist koosneva ECMi omadusi, võib sellele lisada veel<br />
erinevaid teisi ühendeid nagu polülaktiid glükoliid, alginaat, fibronektiin, elastiin, polü-ιlüsiin,<br />
GAGid või kitosaan (Heng B.C. jne, 2005). Naha ekstratsellulaarse maatriksi<br />
mittevalgulised komponendid ongi peamiselt GAG molekulid, mis on enamuses sulfaatrühma<br />
sisaldavad pika hargneva ahelaga suhkrumolekulid.<br />
Lisaks üksikute ECMi komponentide kasutamisele võib pühendunud eellasrakkude lõpliku<br />
keratinotsüütideks diferentseerumise soodustamiseks kasutada ka ekstratsellulaarse maatriksi<br />
heterogeenseid segusid, näiteks Engelbeth-Swarmi hiire sarkoomi basaalmembraani ekstrakti,<br />
inimese fibroblastide ECMi ekstrakte või isegi külmutatud inimese nahka (Heng B.C. jne,<br />
2005).<br />
ECMi komponentidena on kasutatud ka nahas mitteleiduvaid ühendeid nagu želatiin,<br />
kitosaan, fibriin ja alginaat. Kasutada võib ka sünteetilisi ühendeid nagu polüglükoolhape,<br />
polüetüleenglükool ja dektstraan (Heng B.C. jne, 2005).<br />
4.3.3 Ko-kultuuride kasutamine<br />
Ko-kultuuride kasutamise peamiseks eeliseks on erinevate rakutüüpide vahel esinevad<br />
lähedased kokkupuuted, mis võib viia pühendunud eellasrakkude lõplikuks<br />
diferentseerumiseks vajalike molekulaarsete signaalide efektiivsema ülekandumiseni. Samas<br />
suureneb sellistes kultuurides ka risk patogeenide, eriti viiruste ülekandumiseks.<br />
Nahk koosneb peamiselt keratinotsüüte sisaldavast marrasnahast ja dermaalseid fibroblaste<br />
sisaldavast pärisnahast, mida lahutab basaalmembraan. Seega jäljendaks keratinotsüütide<br />
eellaste kultiveerimine koos dermaalsete fibroblastidega loomulikku koekeskkonda ning<br />
mõjuks positiivselt eellasrakkude diferentseerumisele.<br />
32
Uuringud on näidanud, et keratinotsüütide eellasrakkude kasvatamine ko-kultuuris<br />
fibroblastidega suurendab nii keratinotsüütide diferentseerumisele iseloomulike markerite<br />
ekspressiooni kui ka ECMi ja basaalmembraani komponentide sünteesi. Lisaks täheldati<br />
selliste ko-kultuuride puhul naha-laadsete struktuuride teket (Heng B.C. jne, 2005).<br />
Keratinotsüütide eellasrakkude lõplikku diferentseerumist soodustab ka ko-kultuur<br />
adipotsüütidega (Sugihara H jne, 2001).<br />
Kuna primaarsed dermaalsed fibroblastid pärinevad annetatud koeproovidest, ei ole need alati<br />
vabalt kättesaadavad. Alternatiiv oleks kasutada nende asemel fibroblastide rakuliine. On<br />
näidatud, et üks selline rakuliin, mis pandi üleekspresseerima Sonic hedgehog (Shh) valku,<br />
kiirendas keratinotsüütide paljunemist ja diferentseerumist (Kameda T jne, 2001).<br />
Ko-kultuuride kasutamisel on vaja pärast erinevad rakutüübid üksteisest lahutada, mis on<br />
tülikas protsess, samuti on nende puhul oht, et erinevad rakutüübid võivad ühineda (Ying<br />
Q.L. jne, 2002). Neid probleeme saaks vältida kui hoida erinevad rakupopulatsioonid<br />
poolläbilaskva filtri abil eraldatuna, kuna rakkude otsene füüsiline kontakt ei ole alati<br />
hädavajalik. On ka võimalik kasvatada keratinotsüütide eellasi söötmes, mida on eelnevalt<br />
kasutatud fibroblastide kasvatamisel ning mis peaks sisaldama kõik diferentseerumist<br />
soodustavaid ühendeid, kuid need ühendid võivad söötmes kiiresti laguneda või oma<br />
funktsionaalsuse muul viisil kaotada.<br />
4.3.4 Gap-ühenduste moodustumise soodustamine<br />
Gap-ühenduste vahendatud rakkudevaheline paardumine mängib olulist rolli epidermise<br />
homöostaasis. Tüvirakkudel puuduvad ühendused teiste rakkudega ning arvatakse, et nende<br />
diferentseerumise käigus väljakujunemine osaleb ka diferentseerumisprotsessi<br />
koordineerimisel. Seega on võimalik, et suurendades gap-ühenduste hulka saab soodustada<br />
pühendunud eellasrakkude diferentseerumist.<br />
On näidatud, et rakkude vahelist paardumist soodustavad mitmed ühendid nagu dibutüül<br />
cAMP, madala tihedusega lipoproteiinid ja dopamiin (Heng B.C. jne, 2005). Samas puuduvad<br />
andmed selle kohta, kas gap-ühenduste suurem arv soodustab keratinotsüütideks<br />
diferentseerumist või mitte.<br />
33
4.3.5 Tsütoplasmaatiliste ekstraktide kasutamine ja cybridization<br />
Pühendunud eellasrakkude keratinotsüütideks diferentseerumist võib teoreetiliselt esile<br />
kutsuda, kui töödelda permeabiliseeritud rakke lõplikult diferentseerunud keratinotsüütide<br />
kontsentreeritud tsütoplasma ekstraktiga. Kuna tsütoplasmaatilise ekstrakti tegemisel on<br />
võimalik, et labiilsed rakusisesed signaalmolukulid protsessi käigus hävivad, on alternatiivina<br />
võimalik liita eellasraku tuum ilma tuumata keratinotsüüdiga. Tekib niinimetatud<br />
tsütoplasmaatiline hübriid ehk cybrid.<br />
Mõlema meetodi puhul arvatakse, et tsütoplasmas leiduvad transkriptsioonifaktorid ja<br />
signaalmolekulid on võimelised seni lõplikult diferentseerumata tuuma ümber<br />
programmeerima. Nende meetodite puuduseks on patogeenide ülekande, aneuploidsuse ja<br />
raku strukturaalsete häirete tekke oht ning madal efektiivsus. Eriti ebaefektiivne on<br />
cybridization, kuna tekkivad hübriidrakud on madala elujõulisusega (Heng B.C. jne, 2004).<br />
4.3.6 Muud diferentseerumist soodustavad tegurid<br />
Keratinotsüütide eellasrakkude diferentseerumist saab suunata ka mitmete füüsikaliste<br />
stiimulite abil.<br />
On teada, et nii endogeensetel elektriväljadel kui ka madala intensiivsusega elektrivoolul on<br />
stimuleeriv mõju haavade parandamisele (Heng B.C. jne, 2005). Samuti on näidatud, et<br />
elektriväljad soodustavad primaarsete keratinotsüütide ja keratinotsüütide eellasrakkude<br />
diferentseerumist (Hinsenkamp M jne, 1997). Ka madala sagedusega pulseerivad<br />
magnetväljad mõjuvad positiivselt primaarsete keratinotsüütide paljunemisele (Manni V jne,<br />
2002) ning diferentseerumisele (Manni V jne, 2004).<br />
Keratinotsüütide diferentseerumise regulatsiooniga on seotud mitmed kuumašoki valgud ehk<br />
HSPd (heat shock protein) nagu HSP 25, HSP 27 ja HSP 70 (Heng B.C. jne, 2005). Siiski ei<br />
ole uuritud kõrge temperatuuri mõju naharakkude eellaste lõpliku diferentatsiooni<br />
suunamisele.<br />
Nii B ultraviolettkiirgus (UV-B) kui ka tsükliline mehhaaniline venitamine stimuleerivad<br />
keratinotsüütideks diferentseerumist, kusjuures mõlemad teevad seda proteiinkinaas C<br />
signaalraja kaudu. Lisaks mõjuvad soodustavalt vähendatud suhteline niiskus ja oksüdatiivne<br />
stress (Heng B.C. jne, 2005).<br />
34
KOKKUVÕTE<br />
Käesolev töö tõi välja seosed inimese papilloomiviiruse infektsiooni ja naha tüvirakkude<br />
vahel ning tutvustas erinevaid meetodeid, mille abil on võimalik indutseerida tüvirakke<br />
keratinotsüütideks diferentseeruma.<br />
Papilloomiviirused sisenevad organismi epiteel vigastuste kaudu, mille parandamisel on<br />
olulised karvafolliikuli väljasopistuses paiknevad tüvirakud. Kuna keratinotsüüdid on rakud,<br />
mis on määratud surema, saab pikaajaline HPV infektsioon tekkida siis, kui viirus siseneb<br />
aeglaselt jagunevasse basaalkihis paiknevasse tüvirakku.<br />
Produktiivne infektsioon toimub vaid siis, kui peremeesrakk läbib keratinotsüütide lõpliku<br />
diferentseerumise raja. Lisaks on HPV-16 puhul näidatud, et papilloomiviirus on võimeline<br />
pärssima peremeesraku diferentseerumist in vitro.<br />
Seoses HPV infektsiooni ja naha tüvirakkude seotusele oleks väga kasulik, kui<br />
papilloomiviirust saaks uurida tüvirakkude koekultuuris, mida saaks indutseerida<br />
keratinotsüütideks diferentseeruma.<br />
Tüvirakkude keratinotsüütideks diferentseerumisel on 3 peamist etappi: (i) tüvirakkudes<br />
keratinotsüütideks diferentseerumise pühendumise esilekutsumine, (ii) pühendunud eellaste<br />
eristamine ja puhastamine, (iii) pühendunud eellasrakkude paljundamine ja lõplik<br />
diferentseerimine.<br />
Diferentseerumist saab esile kutsuda kultiveerides rakke kindlas sobiva koostisega<br />
kasvukeskkonnas, kasutades geneetilist modulatsiooni, ko-kultuure, vastava ekstratsellulaarse<br />
maatriksi komponente, diferentseerunud rakkude tsütoplasmaatilisi ekstrakte või<br />
tsübridiseerimist (cybridization), Gap-ühenduste moodustumise soodustamist ning sobivaid<br />
füüsikalisi stiimuleid.<br />
35
THE POSSIBILITIES OF USING STEM CELLS IN HUMAN PAPILLOMAVIRUS<br />
RESEARCH<br />
RÉSUMÉ<br />
This paper concentrated on emphasizing the role of stem cells in human papillomavirus<br />
(HPV) infection and discussing possible methods of inducing stem cell differentiation into the<br />
keratinocyte lineage in vitro.<br />
Stem cells are connected with HPV in numerous ways. First, human papillomavirus enters the<br />
epithelium through microlesions and wounds, and it is very likely that upon entry it comes<br />
into contact with stem cells that are stimulated to migrate to the damaged area to take part in<br />
the re-epithelialisation of the wound. Second, due to the peculiarities of the keratinocyte life<br />
cycle it is only possible for HPV to establish a permanent and productive infection when<br />
infecting the stem cells of the basal layer. In case of HPV-16 it has been shown that<br />
papillomaviruses are capable of altering human epithelial cell differentiation in vitro.<br />
All that indicates that human papillomavirus research might benefit from a model system<br />
where stem cells are induced to differentiate into the keratinocyte lineage in vitro.<br />
Inducing differentiation into the keratinocyte lineage is a 3 step process: (i) inducing<br />
commitment of stem cells into keratinocyte progenitors, (ii) selection and purification of the<br />
committed keratinocytes, (iii) proliferation and terminal differentiation of keratinocyte<br />
progenitors.<br />
The differentiation process can be directed using cultivation of stem cells in a defined culture<br />
milieu with suitable cytokines and growth factors, genetic modulation, co-cultures, suitable<br />
extracellular matrix components, cytoplasmic extracts of differentiated keratinocytes or<br />
cybridization, induced gap-junction formation and appropriate physical stimuli.<br />
36
KIRJANDUSE LOETELU<br />
Alonso, L. and Fuchs, L. (2003). Stem cells of the skin epithelium. PNAS 100:11830-11835<br />
Ault, K.A. (2006). Epidemiology and Natural History of Human Papillomavirus Infections in<br />
the Female Genital Tract. Infect. Dis. Obstet. Gynecol. 2006:1-5<br />
Bosch, F.X., Lorincz, A., Munoz, N., Meijer, C.J.L.M. and Shah, K.V. (2002). The causal<br />
relation between human papillomavirus and cervical cancer. J. Clin. Pathol. 55:244-265<br />
Chen, S.S., Revoltella, R.P., Papini, S., Michelini, M., Fitzgerald, W., Zimmerberg, J. and<br />
Margolis, L. (2003).Multilineage Differentiation of Rhesus Monkey Embryonic Stem Cells in<br />
Three-Dimensional Culture Systems. Stem Cells 21:281-295<br />
Coraux, C., Hilmi, C., Rouleau, M., Spadafora, A., Hinnrasky, J., Ortonne, J.-P., Dani, C. and<br />
Aberdam, D. (2003). Reconstituted skin from murine embryonic stem cells. Curr. Biol.<br />
13(10):738-853<br />
Culp, T.D. and Christensen, N.D. (2004). Kinetics of in vitro adsorption and entry of<br />
papillomavirus virions Virology 319:152-161<br />
Cyranoski, D. (2008). Stem cells: 5 things to know before jumping on the iPS bandwagon.<br />
Nature 452:406-408<br />
D’Souza, S.J.A., Pajak, A., Balazsi, K. and Dagnino, L. (2001). Ca2+ and BMP-6 Signaling<br />
Regulate E2F during Epidermal Keratinocyte Differentiation. The Journal of Biological<br />
Chemistry 276(26):23531-23538<br />
Doorbar, J. (2005) The papillomavirus life cycle. J. Clinical. Virol. 32:7-15<br />
Durcova-Hills, G. (2008). Induced reprogramming of human somatic cells into pluripotency:<br />
a new way how to generate pluripotent stem cells. Differentiation 76:323-325<br />
37
Fang, L., Meyers, C., Budgeon, L.R. and Howett, M.K. (2006). Induction of productive<br />
human papillomavirus type 11 life cycle in epithelial cells grown in organotypic raft cultures.<br />
Virology 347:28-35<br />
Fehrmann, F. and Laimins, L.A. (2003). Human papillomaviruses: targeting differentiating<br />
epithelial cells for malignant transformation. Oncogene 22:5201-5207<br />
Frazer, I.H. (2004). Prevention of cervical cancer through papillomavirus vaccination. Nature<br />
Reviews Immunology 4:46-54<br />
Fuchs, E. (2007). Scratching the surface of skin development. Nature 445:834-842<br />
Heng B.C., Cao, T., Liu, H. and Phan, T.T. (2005). Directing stem cells into the keratinocyte<br />
lineage in vitro. Exp. Dermatol. 14:1-16<br />
Heng, B.C., Cao, T., Stanton, L.W., Robson, P. and Olsen, B. (2004). JBMR 19 (9):1379-<br />
1394<br />
Hentze, H., Graichen, R. and Colman, A. (2006). Cell therapy and the safety of embryonic<br />
stem cell-derived grafts. Trends in Biotechnology 25(1):24-32<br />
Hinsenkamp, M., Jercinovic, A., de Graef, C., Wilaert, F. and Heenen, M. (1997). Effects of<br />
Low Frequency Pulsed Electrical Current on Keratinocytes In Vitro. Bioelectromagnetics<br />
18:250-254<br />
Hochedlinger, K. and Jaenisch, R. (2006). Nuclear reprogramming and pluripotency. Nature<br />
441:1061-1067<br />
Huelsken, J., Vogel, R., Erdmann, B., Cotsarelis, G. and Birchmeier, W. (2001). β-Catenin<br />
Controls Hair Follicle Morphogenesis and Stem Cell Differentiation in the Skin. Cell<br />
105:533-545<br />
Ito, M., Liu, Y., Yang, Z., Nguyen, J., Laing, F., Morris, R.J. and Cotsarelis, G. (2005). Stem<br />
cells in the hair follicle bulge contribute to wound repair but not to homeostasis of the<br />
epidermis. Nature Medicine 11(12):1351-1354<br />
38
Kadaja, M., Sumerina, A., Verst, T., Ojarand, M., Ustav, E. and Ustav, M. (2007). Genomic<br />
instability of the host cell induced by the human papillomavirus replication machinery.<br />
EMBO J. 26:2180-2191<br />
Kameda, T., Hatakeyama, S., Terada, K. and Sugiyama, T. (2001). Acceleration of the<br />
formation of cultured epithelium using the sonic hedgehog expressing feeder cells. Tissue<br />
Eng. 7(5):545-555<br />
Klug, S.J., Hukelmann, M. and Blettner, M. (2008). Knowledge about infection with human<br />
papillomavirus: A systematic review. Preventive Medicine 46: 87-98<br />
Lechler, T. and Fuchs, E. (2005). Asymmetric cell divisions promote stratification and<br />
differentiation of mammalian skin. Nature 437:275-280<br />
Li, M., Beard, P., Estes, P.A., Lyon, M.K. and Garcea, R.L. (1998). Intercapsomeric Disulfide<br />
Bonds in Papillomavirus Assembly and Disassembly. Journal of Virology 72:2160-2167<br />
Maitra, A., Arking, D.E., Shivapurkar, N., Ikeda, M., Stastny, V., Kassauei, K., Sui, G.,<br />
Cutler, D.J., Liu, Y., Brimble, S.N., Noaksson, K., Hyllner, J., Schulz, T.C., Zeng, X., Freed,<br />
W.J., Crook, J., Abraham, S., Colman, A., Sartipy, P., Matsui, S.I., Carpenter, M., Gazdar,<br />
A.F., Rao, M. and Chakravarti, A. (2005). Genomic alterations in cultures human embryonic<br />
stem cells. Nature Genetics 37(10):1099-1103<br />
Manni, V., Lisi, A., Pozzi, D., Rieti, S., Serafino, A., Giuliani, L. E. and Grimaldi, S. (2002).<br />
Effects of Extremely Low Frequency (50 Hz) Magnetic Field on Morphological and<br />
Biochemical Properties of Human Keratinocytes. Bioelectromagnetics 23:298-305<br />
Manni, V., Lisi, A., Rieti, S., Serafino, A., Ledda, M., Giuliani, L., Sacco, D., D’Emilia, E.<br />
and Grimaldi, S. (2004). Low Electromagnetic Field (50 Hz) Induces Differentiation on<br />
Primary Human Oral Keratinocytes (HOK). Bioelectromagnetics 25:118-126<br />
McCance, D.J., Kopan, R., Fuchs, E. and Laimins, L.A (1988) Human papillomavirus type 16<br />
alters human epithelial cell differentiation in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. 85:7169-7173<br />
39
Miller, S.J., Lavker, R.M. and Sun, T.T. (2005). Interpreting epithelial cancer biology in the<br />
context of stem cells: Tumor properties and therapeutic implications. Biochimica et<br />
Biophysica Acta 1756:25-52<br />
Moody, C.A., Fradet-Turcotte, A., Archambault, J. and Laimins, L.A. (2007). Human<br />
papillomaviruses activate caspases upon epithelial differentiation to induce viral genome<br />
amplification. PNAS 104 (49):19541-19546<br />
Mountford, J.C. (2008). Human embryonic stem cells: origins, characteristics and potential<br />
for regenerative therapy. Transfusion Medicine 18:1-12<br />
Nguyen, H., Rendl, M. and Fuchs, E. (2006). Tcf3 Governs Stem Cell Features and Represses<br />
Cell Fate Determination in Skin. Cell 127:171-183<br />
Nodder, S. and Martin, P. (1997). Wound healing in embryos: A review. Anat. Embryol.<br />
195:215-228<br />
Prochiantz, A, and Joliot, A. (2003). Can transcription factors function as cell-cell signalling<br />
molecules? Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 4(10):814-819<br />
Ratajczak, M.Z., Zuba-Surma, E.K., Wysoczynski, M., Wan, W., Ratajczak, J., Wojakowski,<br />
W. and Kucia, M. (2008). Hunt for pluripotent stem cell – Regenerative medicine search for<br />
almighty cell. Journal of Autoimmunity 30:151-162<br />
Shirakata, Y., Komurasaki, T., Toyoda, H., Hanakawa, Y., Yamasaki, K., Tokumaru, S.,<br />
Sayama, K. and Hashimoto, K. (2000). Epiregulin, a Novel Member of the Epidermal Growth<br />
Factor Family, Is an Autocrine Growth Factor in Normal Human Keratinocytes. The Journal<br />
of Biological Chemistry 275(8):5748-5753<br />
Stanley, M. (2006). Immune responses to human papillomavirus. Vaccine 24S1:S1/16-S1/22<br />
Stark, H.J., Szabowski, A., Fusenig, N.E. and Maas-Szabowski, N. (2004). Organotypic<br />
cocultures as skin equivalents: A complex and sophisticated in vitro system. Biol. Proced.<br />
Online 6(1):55-60<br />
40
Sugihara, H., Toda, S., Yonemitsu, N. and Watanabe, K. (2001). Effects of fat cells on<br />
keratinocytes and fibroblasts in a reconstructed rat skin model using collagen gel matrix<br />
culture. British Journal of Dermatology 144:244-253<br />
Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, T. and Yamanaka,<br />
S. (2007). Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.<br />
Cell 131:861-872<br />
Tavakkol, A., Varani, J. and Elder, J.T. (1999). Maintenance of human skin in organ culture:<br />
role for insulin-like growth factor-1 receptor and epidermal growth factor receptor. Arch.<br />
Dermatol. Res. 291:643-651<br />
Ying, Q.L., Nichols, J., Evans, E.P. and Smith, A.G. (2002). Changing potency by<br />
spontaneous fusion. Nature 416:545-548<br />
Yu, J., Vodyanik, M.A., Smuga-Otto, K., Antosiewicz-Bourget, J., Frane, J.L., Tian, S., Nie,<br />
J., Jonsdottir, G.A., Ruotti, V., Stewart, R., Slukvin, I.I. and Thomson, J.A. (2007). Induced<br />
pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318:1917-1920<br />
Zhou, P., Byrne, C., Jacobs, J. and Fuchs, E. (1995). Lymphoid enhancer factor 1 directs hair<br />
follicle patterning and epithelial cell fate. Genes and Development 9:570-583<br />
41
KASUTATUD VEEBIAADRESSID<br />
http://www.pandasthumb.org/archives/2005/01/a-complex-regul.html<br />
42