PREDAVANJE 2 Stanicna terapija i kloniranje.pdf

STANIČNA NA TERAPIJAIKLONIRANJEProf.dr.sc. Siniša Volarević

STANIČNA NA TERAPIJA

UVOD U PODRUČJE STANIČNE TERAPIJE•Kako se razvija cijeli organizam iz jedne stanice?•To znanstveno područje intenzivno proučavano(nova otkrića dovode do novih pitanja)•Zbog čega je potencial ostećenih tkiva slab u ljudi u odnosu nadruge vrste•Zamjena bolesnih stanica i tkiva sa zdravim stanicama i tkivima(regenerativna ili reparativna medicina)

ŠTO JE TO STANIČNA TERAPIJA?Somatska stanična terapija je primjena u ljudi autolognih, alogeničnihi ksenogeničnih stanica koje su manipulirane ex vivo (umnažanje,selekcija, diferencijacija, farmakološki ili genetski tetman) u terapijskeili preventivne svrhe.Te stanice mogu biti izvor proteina (enzima, citokina, koagulacijskihfaktora), in vitro aktivirane stanice imunološkog sustava te zrele staniceili njihovi prekursori (hematopoetske stanice, hepatociti, neuralnestanice itd.

MATIČNE STANICE1. Imaju neograničeni potencijal diobe u nediferenciranom stanju2. Dioba je asimetrična (matična stanica se dijeli na dvije stanice,od kojih je jedna identična, a druga stanica se diferencira urazličite stanice)3. Matične stanice mogu biti embrionalne ili iz tkiva odrasle osobe(imaju memoriju složenih razvojnih procesa pomoću kojih je tkivostvoreno)

NAPREDAK STANIČNE TERAPIJE U BLISKOJBUDUĆNOSTI ĆE BITI MOGUĆ ZBOG SLIJEDEĆIHRAZLOGA:1.Izolirane su humane embrionalne matične stanice ( ES i EG).2.Matične stanice su izolirane iz velikog broja organa ( mišić imozak)3.Matične stanice iz različitih organa imaju puno veći potencijalnego što se ranije mislilo.4. Kloniranja u medicinske svrhe.

MATIČNE STANICE:1. Embrionalne matične stanice (ES)2. Embrionalni prekursori spolnih stanica (EG)3. Matične stanice u organima odraslih osoba1. EMBRIONALNE MATIČNE STANICE:-Izolirane su iz blastociste miša u sedamdesetim godinama,a humane su izolirane 1998 godine iz blastocista koje sudobivene umjetnom oplodnjom-Imaju potencijal stvaranja velikog broja stanica, ali ne icijelog embrija-Za održvanje u staničnoj kulturi moraju biti stimulirane sLIF i izražavati Oct-4-Bez LIF-a se diferenciraju u stanice različitih tkiva (podutjecajem različitih faktora diferencijacija se možeusmjeriti u specifične stanične tipove- faktori rasta i nekedruge selekcije)-Kada se injiciraju in vivo stvaraju teratome

MATIČNE STANICE:1.Embrionalne matične stanice (ES)2.Embrionalni prekursori spolnih stanica (EG)3.Matične stanice u organima odraslih osoba1. EMBRIONALNI PREKURSORI SPOLNIHSTANICA:-Izolirane 1998 iz ranih humanih embrija-Pod normalnim uvjetima se diferenciraju u spolnestanice-In vitro se dijele samo 70-80 puta-Imaju potencijal za stvaranje nekih drugih staničnihtipova, iako taj potencijal nije dobro istražen.Pretpostavlja se da su slične ES stanicama. Međutim,in vivo ne stvaraju teratome.

HUMANE EMBRIONALNE MATIČNE STANICE IEMBRIONALNI PREKURSORI SPOLNIH STANICA

PLURIPOTENTNOST EMBRIONALNIHMATIČNIH STANICA

EMBRIONALNE MATIČNE STANICE SE MOGUDIFERENCIRATI U RAZLIČITE STANIČNETIPOVE IN VITRO

DIFERENCIJECIJSKI POTENCIJALEMBRIONALNIH STANICAES stanice su izolirane iz unutrašnjegdijela blastociste koje se diferencirajuu embrioidna tijela.Pod određenim uvjetima ovaembrioidna tijela se mogudiferencirati u adipocite, eritrocite,makrofage, endotelne stanice krvnihžila, oligodendrocite, astrociteitd(Keller et al., 1993; Dani et al., 1997;Drabet al., 1997; Brustle et al., 1999).RA, retinoic acid;T3, triiodothyronine;Epo, erythroprotein;M-CSF, macrophage colonystimulatingfactor;IL, interleukin;db-CAMP, dibutyryl cyctic AMP;FGF, fibroblast growth factor;EGF, epidermal growth factor;PDGF, platelet derived growth factor.

UVJETI DIFERENCIJACIJE ES STANICA U NEURONEI STANICE KOJE PROIZVODE INZULIN

PRIMJERI DIFERENCIJACIJE FUNKCIONALNIH SOMATSKIHSTANICA IZ EMBRIONALNIH MATIČNIH STANICA

MATIČNE STANICE1.Embrionalne matične stanice (ES)2.Embrionalni prekursori spolnih stanica (EG)3.Matične stanice u organima odraslih osoba-Veliki broj organa ima matične stanice koje služe za fiziološku obnovu iregeneraciju nakon oštećenja-To su stanice koje se sporo dijele, ali pod utjecajem nekih faktora sepočinju dijeliti, nakon toga izlaze iz staničnog ciklusa i diferenciraju se urazličite stanične tipove. Mogu i stvarati nove matične stanice. Obično susmještene u specifičnom mikrookolišu u organu gdje dobivajuproliferacijske i diferencijacijske signale.-Primjeri matičnih stanica u nekim organima ( crijeva, koža, mozak,koštana srž itd).-Klasična dogma je bila da matične stanice nemaju biljege zrelih stanica( to je ponekad navodilo na krivi trag prilikom njihove identifikacije(međutim, ponekad su morfološke i biokemijske karakteristike sličnediferenciranim stanicama).SLIKA

PRIMJERI MATIČNIH STANICA IZ ORGANA ODRASLIH OSOBA

OSNOVNA ULOGA MATIČNIH STANICA ODRASLIH OSOBA

Hematopoetske matične stanice-mogu se izolirati iz koštane srži, krvi ( sistemska cirkulacija i umbilikalna)-Hox B4 protein je karakterističan za hematopoetske matične stanice-GATA-2 važan za njihovo dijeljenje i preživljavanje-GATA-1 važan za eritroidnu i trombocitnu liniju-koštana srž sadrži osim hematopoetskih matičnih stanica i mezenhimalnematične stanice koje se mogu diferencirati u kost, hrshavicu, mišić i stromukoštane srži (o pod nekim uvjetima u većinu staničnih tipova)

DIFERNCIJACIJA MATIČNIH STANICA IZ KOŠTANE SRŽI

PLURIPOTENTNE NEURALNE MATIČNE STANICE:-Prisutne u ependimalnoj i subventrikularnoj zoni.-Korištenjem «marker» gena pod kontrolom promotoraspecifičnog za glija stanice pokazano je da se neuronirazvijaju iz stanica koje su slične glija stanicama.-Posjeduju veliki broj biljega zrelih astrocita (glia) i FGF-2receptor te biljege neurona. Čini se da posejeduju veliki brojdiferencijacijskih biljega čiji izražaj mogu potisnuti ilipojačati ovisno o putu diferencijacije u kojem su usmjerene.-Diferenciraju se u oligodendrocite, astrocite i neurone.

SVOJSTVA MATIČNIH STANICA IZ RAZLIČITIH TKIVANoviji rezultati ukazuju da matične stanice mogu mijenjatisvojstva ako promjene okoliš:1. Kada se hematopoetske matične stanice injiciraju ublastocistu, stanice koje su se razvile iz njih su izražavalefetalni hemoglobin.2. Mezenhimalne matične stanice iz koštene srži i epitelnematične stanice iz kože se mogu razviti u sve stanice ako seinjiciraju u blastocistu3. Obilježene neuralne matične stanice koje su injicirane umiševe kojima su hematopoetske matične stanice uništenezračenjem su se pretvorile u hematopoetske matične stanice.4. Matične stanice strome koštane srži su naselile oštećeni idistrofični mišić.

5.Stanice strome koštane srži su naselile jetru i mozaknakon njenog oštećenja.6. Nakon presađivanja koštane srži muškarca ženi nađenesu različite zrele stanice koje imaju Y kromosome (moždnestanice, hepatociti, mišićne stanice itd) u relativno visokompostotku.

POTENCIJALNA "PLASTIČNOST” MATIČNIH STANICAODRASLIH OSOBA (U ŠTO SE JOŠ MOGU DIFERENCIRATI?)

POTENCIJALNA "PLASTIČNOST” MATIČNIH STANICAODRASLIH OSOBA (U ŠTO SE JOŠ MOGU DIFERENCIRATI?)

MODELI DIFERENCIJACIJE MATIČNIH STANICAODRASLIH U RAZLIČITE TIPOVE ZRELIH STANICA

MOGUĆA ULOGA MATIČNIH STNICA IZ KOŠTANESRŽI U REGENERACIJI DRUGIH ORGANA

ŠTO JE SIGNAL ZA DOLAZAK CIRKULIRAJUĆIHMATIČNIH STANICA U OŠTEĆENO TKIVO?1. Kako mobilizirati matične stanice u cirkulaciju (citokini)?2. Kako poboljšati učinkovitost ulaska maičnih stanica uoštećeno tkivo?

HEMATOPOETSKA MATIČNA STANICA POPRAVLJAOŠTEĆENJE SRČANOG MIŠIĆA NAKON INFARKTA

POTENCIJALNA KLINIČKA UPOTREBA MATIČNIH STANICA IZKOŠTANE SRŽI ZA POPRAVAK I ZAMJENU TKIVA

MOGUĆI PRISTUPI STANIČNOJ TERAPIJIMATIČNIM STANICAMA IZ ODRASLIH OSOBA:1. Izolacija organ-specifičnih matičnih stanica,njihovo umnažanje in vitro i vraćanje u organizam.2. Korištenje matičnih stanica iz jednog organa(epitelne matične stanice iz kože su lako dostupne)i njihovo usmjeravanje u drugi tip matičnih ili zrelihstanica (beta stanica pankreasa ili neurona) in vitrote njihovo presađivanje u isti organizam.3. Genetska modifikacija matičnih stanica, njihovprobir, umnažanje, diferencijacija i presađivanje.

TERAPIJA S MATIČNIM STANICAMA-Potencijal za liječenjeAlzheimer-ove bolestiozljeda kralježnične moždineParkinsonove bolestikongenitalni poremećaji srčanog mišićainfarkt srčanog mišićadiabetes tipa Ialopecijaishemijenasljedne metaboličke bolestispriječavanje starenja itd.-Stvaranje novih organa za presađivanje.

STANICE ZA USPJEŠNU STANIČNU TERAPIJU MORAJU:1. Dijeliti se (veliki broj puta)2. Diferenciratu se u željeni tip stanica3. Preživjeti presađivanje4. Ugraditi se u tkivo5. Normalno funkcionirati6. Ne biti štetne za pacijenta (tumori, virusne infekcije itd.)

ZAKLJUČAK:Matične stanice prilagode svojstva ovisno ookolišnim faktorima. Imaju znatni većidiferencijacijski potencijal nego što seranije mislilo. To se svojstvo matičnihstanica može iskoristiti u liječenjuvelikog broja humanih bolesti za koje danasne postoji uspješan terapijski pristup.

KLONIRANJE1. KLONIRANJE U REPRODUKTIVNE SVRHE2. KLONIRANJE U MEDICINSKE SVRHE

OSNOVE KLONIRANJA I VRSTE KLONIRANJA

USPJEŠNOST KLONIRANJA U REPRODUKTIVNE SVRHEOVISI O TIPU SOMATSKE STANICE KOJA SE KORISTI

SMRTNOST I POREMEĆEJ RAZVOJA KLONIRANIH EMBRIJA JEREZULTAT POREMEĆENOG REPROGRAMIRANJAGENOMA SOMATSKIH STANICA

OKOĆENE KLONIRANIRANE ŽIVOTINJE SUVEĆE OD NORMALNIH

RAZLIKE IZMEĐU KLONIRAN JA U MEDICINS KE IREPRODUKTIV NE SVRHE

POSTUPKOM KLONIRANJA JE MOGUĆE DOBITINORMALNE EMBRIONALNE MATIČNE STANICE

IN VITRO DIFERENCIJACIJSKI POTENCIAL EMBRIONALNIHMATIČNIH STANICA DOBIVENIH KLONIRANJEM

KOMBINACIJA KLONIRANJA U TRAPIJSKE SVRHEI POPRAVKA GENSKOG DEFEKTA (GENSKA TERAPIJA)

PREGLED MOGUĆIH PRISTUPASTANIČNOJ TERAPIJI

PREGLED MOGUĆIH PRISTUPA STANIČNOJTERAPIJI:-uzimanje organ specifičnih matičnih stanica,njihovo umnažanje in vitro i vraćanje u organizam.-alogenične ES se mogu diferencirati u specifičnestanice za transplantaciju ( korištenje genetskipromijenjenih , tzv. univerzalnih ES stanica).-korištenje matičnih stanica iz jednog organa (kože) i njihovo usmjeravanje u drugi tip matičnihstanica ( pankreasa i mozga) in vitro te njihovatransplantacija.-genetska modifikacija matičnih stanica.-korištenje kloniranja u medicinske svrhe (ESstanice)

ETIČKI PROBLEMI VEZANI UZ GENSKUTERAPIJU, STANIČNU TERAPIJU, KLONIRANJEU MEDICINSKE SVRHE I REPRODUKTIVNE SVRHERASPRAVA