Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A

ŐSSEJTEK ÉS TRANSZDIFFERENCIÁCI Ó BEVEZETÉS, KONCEPCIÓ Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann Péter Transzdifferenciáció és regeneratív medicina – 1. előadás

TÁMOP /1/A Alapfogalmak Őssejtek: Őssejtek: olyan differenciálatlan/nyugvó sejtek, melyek osztódhatnak és mindhárom csíralemezhez tartozó érett sejtté fejlődhetnek. Pluripotencia: Pluripotencia: különböző biológiai jellegzetességeket mutató sejtekké való differenciálódás képessége. Ön-megújítás: Ön-megújítás: azon osztódási folyamat, mely során az őssejt megőrzi pluripotenciáját. Elköteleződés: Elköteleződés: a differenciálódási spektrum/irány korlátozására való képesség Differenciálódás: Differenciálódás: a specializált sejtekre jellemző tulajdonságok fokozatos megszerzése

TÁMOP /1/A Őssejt-kutatás – rövid történet 1900-as évek eleje:1900-as évek eleje: minden vérsejt ugyanazon éretlen sejtekből jön létre as évek: as évek: Teratomák kiterjedt vizsgálata egerekben és emberekben 1963:1963: Till és McCulloch: a hemopoetikus őssejt-gyakoriság megállapítására alkalmas módszer kifejlesztése (CFU-S) es évek: es évek: Blasztociszta belső sejtjeinek felhasználásával transzgenikus állatok előállítása 1998:1998: Humán embrionális őssejt-izolálás, és az ezek felhasználásával történő politikai- etikai vita kezdete 2006:2006: iPS eljárás kidolgozása (Yamanaka)

TÁMOP /1/A Kóros többirányú differenciálódás: teratoma/teratocarcinoma Csírasejtes eredet – here vagy petefészek Kevert sejt-összetétel – differenciálódott elemeket (porc, hám) tartalmazó rosszindulatú sejtek Lehetséges humán felhasználás in vitro kutatásokban

TÁMOP /1/A A plaszticitás kérdése Plaszticitás: Plaszticitás: párhuzamos differenciálódási programok egyidejű megléte Irányultság:Irányultság: reverzibilis/irreverzibilis (váltható), pl. Pax5 gátlása felfüggeszti a B-sejt identitást; neuronális → hemopoetikus transzdifferenciáció/váltás Homeosztázis:Homeosztázis: különböző irányok közötti választás bizonyos korlátok között, külső hatásokra adott válaszként (fertőzések során átmenetileg megváltozott összetételű vérképzés).

TÁMOP /1/A A regeneratív gyógyászat koncepciója Betegség modell Bőr fibroblasztokKóros sejttípus Pluripotens sejtek Beteg Sejt terápia Bőr biopszia In vitro differenciáció Sejtmag újraprogramozása

TÁMOP /1/A A sejtes reprogramozás elmélete és céljai Személyre szóló sejt-pótláson alapuló terápia A hiányzó vagy beteg (genetikai, degeneratív, traumás stb. okok miatt) sejtek vagy szövetek kijavítása kontrollált differenciálódás során

TÁMOP /1/A A sejtes reprogramozás akadályai Őssejt-függő: Ritka sejttípus Nehéz izolálási eljárások Bizonytalan differenciálódási jellemzők (sejtvonal/normál/kóros) Recipiens-függő: Korábbi orvosi kezelések hatásai A szövet-beültetés és őssejt- elhelyezkedés bizonytalanságai Donor sejtekkel/molekulákkal szembeni immunológiai reaktivitás

TÁMOP /1/A A szövet-regeneráció evolúciója Korai soksejtű élőlények uniform sejtösszetétellel – minden sejt egyedileg regenerálódik. A proliferáció/regeneráció egy alcsoportra korlátozódik Ősi testi őssejtek (helyhez kötött) Vándorló őssejtek

TÁMOP /1/A A szöveti regeneráció evolúciója Ősi testi őssejt Testi őssejt (testen belül vándorló)

TÁMOP /1/A Az őssejtek típusai Eredet alapján:Eredet alapján: –embrionális (újszülött) –születés utáni, felnőtt Normál megújulási kinetikájuk és jellegzetességeik alapján:Normál megújulási kinetikájuk és jellegzetességeik alapján: –folyamatos, vándorló (hemopoetikus őssejt) –lassú, helyhez kötött (máj, izom, stb.) Differenciálódási spektrumuk alapján:Differenciálódási spektrumuk alapján: –totipotens –pluripotens –oligopotens

TÁMOP /1/A Újraprogramozási eljárások ElőnyökHátrányok Technikailag egyszerű A fúzió alacsony hatékonyságú Tetraploid sejtek Sejt-fúzió FibroblasztES cellTetraploid ES sejt Az embrionális őssejthez hasonlít Technikailag nehéz Petesejtet vagy zigótát igényel Sejtmag átvitel Sejtmag eltávolítás Fibroblaszt Petesejt vagy zigóta ntES sejt Technikailag egyszerű Autológ rendszer Onkogén retrovírusok és transzgének alkalmazása Közvetlen újraprogramozás FibroblasztiPS sejt

TÁMOP /1/A Kísérletes eljárások újraprogramozásra Sejtmag-átvitel:Sejtmag-átvitel: testi sejt magjának átvitele sejtmagtól megfosztott petesejtbe ill. zigótába Sejt-fúzió:Sejt-fúzió: ES és testi sejt közötti fúzió (vírusok, kémiai ágensek felhasználásával ill. elektromos árammal végzett). Sejt-kiültetés:Sejt-kiültetés: megfelelő in vitro körülmények között való tenyésztés Közvetlen újraprogramozás:Közvetlen újraprogramozás: iPS

TÁMOP /1/A Az őssejt-kutatás és regeneratív orvoslás biztonsági összetevői Humán ES sejt-kultúra – egér fibroblasztokból származó xenogén összetevők Humán virális és egyéb patogének átvitele Hiba az újraprogramozásban Szérum-eredetű faktorok

TÁMOP /1/A Összefoglalás Az őssejt-kutatásAz őssejt-kutatás viszonylag új, mely a jelentős kutatási előrelépést mutat, ami felfokozott érdeklődést (tudományos és közérdeklődés) kelt világszerte. Különböző sejtek és eljárások alkalmazásaKülönböző sejtek és eljárások alkalmazása – nem varázserejű és csodatévő ezek egyike sem. Megoldandó feladatok:Megoldandó feladatok: sejt-izolálás, fenntartás, újraprogramozás, melyekkel megelőzhető a patológiás differenciálódás és az alloreaktivitás.