Dorosłe komórki macierzyste

Z BioInf

Dorosłe komórki macierzyste

DOROSŁE KOMÓRKI MACIERZYSTE – niezróżnicowane komórki somatyczne występujące w tkankach dorosłego organizmu posiadające zdolność do różnicowania w wybrane typy komórek. W zależności od potencjału różnicujacego mogą być: multipotentne, oligopotentne lub unipotnetne. Wykazują pewne cechy komórek macierzystych: posiadają zdolność do różnicowania, samoodnowy oraz proliferacji pojedyńczej komórki (klonalność). Eksprymuja równiez niektóre białka związane z macierzystością [1]. W przeciwieństwie do standardowych komorek macierzystych, dorosłe komórki macierzyste są nieznacznie zróżnicowane. Różnią się również ograniczoną potencją różnicowania oraz zdolnością do jedynie częściowej samodnowy [1]. Dorosłe komórki macierzyste sa tkankowo-specyficzne i znajduja się we wszystkich organach. Typowym przykładem dorosłych komórek macierzystych są mezenchymalne komórki macierzyste (MSC – mesenchymal stem cells) [2]. Rezydują w bliskiej okolicy naczyń krwionośnych w różnych organach, w warunkach in vitro maja zdolnośc tworzenia kolonii (CFU-colony forming unit) oraz różnicowania w określone typy komórek pod wpływem specyficznych czynników różnicujących (ryc. 1). Obecność dorosłych komórek macierzystych jest jednym z warunków stałej odnowy tkankowej.

Ryc. 1. Mezenchymalne komórki macierzyste (MSC) [2].

Odrębnym rodzajem dorosłych komórek macierzystych są tzw. „indukowane komórki macierzyste” (iSC – induced stem cells) – zróżnicowane komórki, które zostały poddane odróżnicowaniu za pomocą technik przeprogramowania epigenetycznego.

Zastosowanie MSC w ortopedii

Uszkodzenia chrząstki na skutek procesów zapalnych i nadmiernego zużycia, są uważane za jedną z chorób cywilizacyjnych. Dotychczas brak skutecznej terapii przywracającej jej prawidłowe funkcje. Badania wykazały, iż przyszłością mogą być przeszczepy komórek MSC, które hodowane w medium zawierającym wysokie stężenie glukozy oraz czynniki wzrostu TGFbeta3, mają zdolność różnicowania się w kierunku chondrocytów. W celu odwzorowania naturalnego środowiska wzrostu chondrocytów w hodowli wykorzystuje się scafoldy – rusztowania z kolagenu, fibryny, chitosanu lub innych materiałów, stanowiące wsparcie dla tworzenia wzajemnych połączeń międzykomórkowych.

MSC w regeneracji kości

MSC w odpowiednich warunkach hodowlanych In vitro mają możliwość różnicowania w kierunku osteoblastów. Przykładowe medium hodowlane zawiera deksametazon, kwas askorbowy oraz 10beta fosforan glicerolu. MSC zostały zastosowane z sukcesem na modelach zwierzęcych złamań kości. Także pierwsze próby kliniczne dotyczące przeszczepu MSC hodowanych na rusztowaniach z hydroksyapaptytu do pacjentów z defektami trzonu kości długich skutkowały tworzeniem nowej kości wewnątrz rusztowania oraz tworzeniem sieci naczyń krwionośnych. W efekcie pacjenci odzyskali pełną funkcję kończyn. MSC są także upatrywane jako alternatywa dla leczenia skutków osteoporozy.

MSC w chorobach serca

Badania wykazały, iż MSC mogą być materiałem do regeneracji uszkodzeń mięśnia sercowego, zmniejszania blizn w miokardium, przywracania prawidłowej funkcji skurczowej, polepszanie funkcji komór w sercu po przebytym zawale, a także poprawiającym funkcję serca w przebiegu kardiomiopatii roztrzeniowej i arytmii. Liczne doniesienia wskazują, iż MSC mają zdolność wydzielania wielu cytokin, chemokin i czynników wzrostu (VEGF, FGF, TGFbeta, HGF, adrenomedullinę, IGF-1, IL-10, IL-11, erytropoetynę), które mają pozytywne oddziaływanie na komórki mięśnia sercowego. Podobnie jak w przypadku chrząstki, MSC ukierunkowane na aplikacje kardiologiczne są hodowane na rusztowaniach wspomagających ich retencję, dystrybucję oraz implantację. W tym celu stosuje się kolagen, fibrynę, syntetyczne polimery kwasu kwasu poliglikolowego, polimery kwasu mlekowego, glikolowego oraz polikoprolakton.

Literatura

  1. Behringer R., Gertsenstein M., Nagy K., Nagy A „Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Fourth edition” . CSHL Press; October 31, 2013; ISBN 978-1-936113-01-9
  2. Nombela-Arrieta C, Ritz J, Silberstein LE. “The elusive nature and function of mesenchymal stem cells.” Nat Rev Mol Cell Biol. 2011 Feb;12(2):126-31. 21253000
  3. http://www.hindawi.com/journals/sci/2013/496218/
  4. http://www.nature.com/emm/journal/v45/n11/full/emm201394a.html
Osobiste