Semmelweis Genomikai Hálózat 128. rendezvény

Az előadások a következő témára: "Semmelweis Genomikai Hálózat 128. rendezvény"— Előadás másolata:

1 Semmelweis Genomikai Hálózat 128. rendezvény
MTA Kisérleti Orvostudomány Kutatóintézet; Idegi Sejt- és Fejlődésbiológia Csoport Embrionális, indukált pluripotens és szöveti őssejtek: hol tart a regeneratív sejtterápia? 2014 április Semmelweis Genomikai Hálózat 128. rendezvény

2 Aszimmetrikus mitózis
Őssejt: önmagát megújító + más fejlődési állapotú, fenotípusú utódot lérehozó osztódó sejt Vég-differenciált sejtek „Nyugvó” sejtek Szimmetrikus mitózis + Aszimmetrikus mitózis Sokszorozó sejtek „Új” sejtípust megalapozó sejtek

3 Fragmentálódó blasztomérák
megtermékenyítés 3 nap Fragmentálódó blasztomérák „kompact” embrió Korai blastocysta EB St 1 EB St 2 EB St 2-3 Tágult blastocysta EB St 4 2 nap Lane, Gardner; Best Practice & Research Clinical Obstetrics and Gynaecology 2007

4 Embrionális őssejtek, ESC
Evans , Kaufman, Martin 1981; Thomson 1998 Korai hólyagcsíra (~5. nap) Belső sejtcsomó ICM trofoblaszt Oct4, Aktin, DAPI Embrioid csomó aggregáció 10. nap in vitro 6. nap in vitro „hatching” Sejttípus differenciáció

5 aggregation ES cell chimera 3.5 days old chimera embryo
Chimaera-állatok ES sejtek beépítésével Gócza Elen munkája 1.GFB/B2 ES cell line aggregation ES cell chimera 3.5 days old chimera embryo Transzgenikus állatok Csíra-vonalba beépült génhordozó sejtek chimera new-borns JAX® Mice Strains

6 ES sejtek közvetlen sejtterápiára nem használhatók !
Tumor-képzés Nem megfelelő szöveti instrukciók Szívizom Zhang et al., Cell Research (2010) :1-9. In vitro: differenciáltatás után szövet-építés BMP, ActivinA, VEGF Válogatott, időzített Növ. Faktor kezelés Gou et al., 2006 Mth.Enzymol retinsav Embrioid csomó Idegi sejttípusok Scaffolds: váz-elemek és letapadási felszínek, amelyek irányítják a sejt-elrendeződést Gyógyszer-tesztelésre alkalmas 3D szerv/szövet-struktúrák Jövőben talán beültethető szövet-pótló elemek

7 Indukált pluripotens őssejtek (IPSC) Kfl, Oct4, Nanog, Sox2, Myc
Visszaprogramozás Indukált pluripotens őssejtek (IPSC) Kfl, Oct4, Nanog, Sox2, Myc Epigenetikus hatások: növ. faktorok (?) Sejt-stresszorok: pH ES-szerű állapot (azonos gondok) Indukált pluripotens őssejtek : IPSC Őssejt-gének bevitele osztódóképes szöveti sejtbe Nem végdifferenciált sejt IPSC IPSC sejtvonal Sejtterápiára nem alkalmas Visszaprogrammozni csak nem-végdifferenciált sejtet lehet ! Különböző szöveti progenitorokból nyert IPSC-k fejlődési potenciálja azonos? Előnye: saját testből nyerhetők ; személyre szabott citogenetika, gyógyszer-tesztelés; Talán egyszer, saját-szövet implantátum; sejtterápia

8 In vivo Beágyazódás Magzati szöveti őssejtek trophoectoderma
ICM méhfal 13. nap 0,4 mm 18. nap 1,25 mm 32. nap; 6 mm Magzati szöveti őssejtek hólyagcsíra petevezető In vivo Beágyazódás 16 .nap

9 Dopaminerg idegsejtek
LC: locus coeruleus T: thalamus Hy: hyppocampus LTA: lateral tegmental area HC: hippocampus ST: striatum SN: substantia nigra (A8, A9) VTA: ventral tegmental area (A10) B.olf.: Bulbus olfactorius (A16) SCN: suprachiasmatic nucleus HC: hyppocampus R: raphe magok Noradrenerg idegsejtek Szerotonerg idegsejtek Dopaminerg idegsejtek Septum medialia: Ch1 nucl.fasc. diagonalis: Ch2, Ch3 nucl. basalis Meynerti : Ch4 nucl. pedunculopontis: Ch5 nucl. tegment. Laterodorsalis:Ch6 medialis habenula : Ch7 Nucl. parabigeminal : Ch8. Kolinerg idegsejtek Gerincvelő ventrális rétegek: Motoneuronok, g-efferensek, vegetatív „motoneuronok”

10 E9 NE-4C embryonic mouse neuroectodermal stem cells RA 0 RA 5 RA 9
p53 - / RA 0 m 10 20 RA 5 100 RA 9 GFAP RA 14 20 mm RA 2 10 m IIIb-tub RA 10 Syn I SSEA-1 RA 0 1 m Schlett, Madarász J. Neurosci.Res. 1997

11 Adult mouse radial glia-like stem cells
Markó et al., PlosOne, 2011

12 * Fate of NE-4C neural stem cells in early embryonic brain D9 40 mm
NeuN bIII tubulin 40 mm D9 Demeter et al., Exp. Neurol.

13 Post-implantation period [weeks]
Fate of NE-4C cells implanted into the adult mouse brain Volume of NE-4C aggregates / brain 7 1 2 3 4 5 6 (n=5) (n=4) x10-1 mm3 D 21 SVZ ventricle Post-implantation period [weeks] In the adult brain parenchyma, NE-4C cells could survive for less than 6 weeks; long-term survival was detected only along the wall of lateral ventricles, a region of adult-hood neurogenesis Demeter et al., Exp.Neurol., 2004.

14 Fate of NE-4C cells implanted into the new-born brain
100 mm % Frequency of animals carrying grafted cells* 40 45 50 55 60 65 70 75 35 New born Adult Post-implantation period [weeks] 1 2 3 4 5 6 * 100% = total number of implanted animals investigated at the designed date Tumor-like, expanding inclusions, without high-scale differentiation Demeter et al., Exp.Neurol., 2004.

15 In lesioned brain region, NE-4C cells survive and grow, but do not differentiate;
500 mm Control Lesioned implanted cell volume Post-implantation period (days) The fate of neural stem cells is governed by their environment Ágoston et al., Neuropath, Appl.Neurobiol, 2007

16 Large-scale cell production upon injury
Resident glial (?) progenitors in the fibre tracks Baumann Phys.Rev. Zadori et al., 2011

17 Sokszorozó progenitor → Őssejt 2
HSC NSC ESC Szimmetrikus mitózis + Aszimmetrikus mitózis 1 önmegújító + 1 differenciáltabb utódsejt Végdifferenciált szöveti sejt Őssejt 1 ECM Laterális indukció / gátlás ? Őssejt 1’ Sokszorozó progenitor → Őssejt 2 X Egyetlen szervben is változó szöveti „elkötelezettség”, osztódó képesség, osztódási gyakoriság, környezeti érzékenység gén-expressziós mintázat Sokféle, különböző „őssejt” létezik egyidejúleg Jellemzésük hiányos; Kevés a szelektív marker! Ramalho-Santos, Science 2002 Sokszorozó progenitor → Őssejt 4 Sokszorozó progenitor → Őssejt 3

18 MSC: Regeneratív segítő hatások
Intravénás beadás NSS: neurologic severity score; TBI: traumatic brain injury

19 Szaruhártya limbus-régió
Specializált vascularis niche az őssejt-zóna A felnőttkori SVZ neurogén zóna Vérképző Bőr germinatív réteg Bélhám - kripták Szaruhártya limbus-régió a felnőtt SVZ egy kiterjedt planáris vaszkuláris plexust tartalmaz osztódó őssejtek (B sejt) és transit-amplifying sejtek (C sejt) szorosan asszociáltak ehhez asztrociták az ependymán átnyúlva a CSF-el érintekzenk, végtalpaikkal ereket fonnak körbe de nem minden érszakaszhoz asszociálnak (microdomains!) Sokszorozó progenitorok különböző szövetekben Kötőszövet : fibroblast Mesenchyma (?) Perifériás IR: satellit sejtek „nyugvó” sejtek: a szöveti regeneráció kiinduló sejtjei Tavazoie, Doetsch et al. 2008 Sikeres terápiás sejtpótlás alap-feltétele: i) a megfelelő fejlődési állapotú sejt a saját „niche”-be kerül ii) fennmaradásuk, normális szaporodásuk és differenciálódásuk egymásra épülő lépéseit a környezet támogatja

20 Őssejt-terápia regenerációt segítő hatásai:
Terápiás sejtpótlás: Ős/progenitor sejtek Sajátságaik, leszármazásuk, fejlődési lehetőségeik nem tisztázottak Ős/progenitor sejt-környezet („niche”) Szövetenként, sejt-típusonként változó; összetételét ma kellő mértékben nem ismerjük A végdifferenciált szövetek nem biztosítanak normális túlélési, fejlődési lehetőségeket a saját, vagy kívülről bevitt, differenciálatlan őssejtek számára: a kompakt szervek sejtpótló terápiája ma kísérleti fázisban van; szakmai fejlesztést, etikai, törvényi szabályozást igényel Őssejt-terápia regenerációt segítő hatásai: Gyulladást gátló faktorok Sejt-túlélést, differenciálódást segítő növekedési faktorok

21 Egyéb érett szövetek esetén ma NEM terápia, de fontos ember-kísérlet
Sejtterápia működik, ha őssejtet őssejt-környezetbe juttatnak (Csontvelő; bőr) Egyéb érett szövetek esetén ma NEM terápia, de fontos ember-kísérlet

22 International Society for Stem Cell Research
ISSCR International Society for Stem Cell Research / Guidelines for the Clinical Translation of Stem Cells December 3, 2008 1) Bevezető: Miért van szükség útmutatóra? 2) Nem-igazolható, „üzleti” őssejt-beavatkozások 3) Az őssejt-alkalmazások felelőssége 4) A sejt-források és a sejt-készítmények előállításának, kezelésének szabályai 5) Pre-klinikai vizsgálatok 6) Klinikai vizsgálatok 7) Őssejtek felhasználása egyedi klinikai indikációk esetén 8) Társadalmi kontroll és jogi szabályozás 9) Az útmutató eredményektől függő felülvizsgálata Függelékek: az őssejtekkel és alkalmazásaikkal kapcsolatos alapvető információk