Komórki macierzyste wytwarzane ze skóry

Badacze z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie znaleźli sposób przemiany komórek skóry w trzy główne typy komórek macierzystych, które tworzą embriony we wczesnym stadium. Ich praca wykonana na modelu zwierzęcym ma znaczące implikacje dla modelowania chorób embrionalnych i dysfunkcji łożyskowych oraz otwiera drogę do tworzenia całych embrionów z komórek skóry.

Wspomniane badania prowadził zespół naukowców z Wydziału Biologii Rozwojowej i Badań nad Nowotworami izraelskiej uczelni. Badacze odkryli zestaw genów zdolnych do przekształcania mysich komórek skóry we wszystkie trzy typy komórek tworzących embrion na wczesnym etapie rozwoju: sam embrion, łożysko i tkanki dodatkowe, takie jak pępowina. W przyszłości analizy te mogą umożliwić stworzenie całych ludzkich embrionów na bazie komórek skóry, bez konieczności wykorzystywania spermy czy jajeczek. To odkrycie ma również daleko idące implikacje dla modelowania defektów embrionalnych i jest w stanie rzucić światło na dysfunkcje łożyska oraz rozwiązywanie niektórych problemów związanych z niepłodnością

Geny kontra komórki macierzyste

Już w 2006 roku naukowcy z Japonii odkryli zdolność komórek do przeprogramowywania się w komórki wczesnego rozwoju embrionalnego mogące wygenerować cały płód poprzez ekspresję czterech centralnych genów embrionalnych. W ten sposób powstają indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, które są w zasadzie identyczne z tymi powstającymi w pierwszych dniach po zapłodnieniu. Wspomniane komórki mogą się przekształcić we wszystkie typy komórek płodu, za wyjątkiem tych tworzących dodatkowe tkanki, w tym łożysko. 

Naukowcy z Izraela odkryli kombinację pięciu genów, które po wszczepieniu ich w komórki skóry przeobrażają je w każdy z trzech typów komórek embrionalnych — komórki pluripotencjalne (powstaje z nich płód), komórki łożyska oraz komórki macierzyste przechodzące transformację w inne tkanki embrionalne. Wspomniane przekształcenia następują na przestrzeni jednego miesiąca. 

Komórki macierzyste wytwarzane ze skóry — pionierskie transformacje

Naukowcy skorzystali z nowej technologii, żeby zbadać siły molekularne rządzące programowaniem komórek skóry i naturalnym procesem rozwoju embrionów. Przykładowo odkryli, że gen Eomes skłania komórki do transformacji w łożysko, a gen Esrrb wpływa na ich przekształcenie w komórki embrionalne.

Aby opisać molekularne mechanizmy aktywowane podczas formowania różnych typów komórek, badacze analizowali zmiany w strukturze genomu i funkcji wewnątrz komórek, gdy wspomnianych pięć genów zostanie do nich wprowadzonych. Odkryli oni, że na pierwszym etapie komórki skóry tracą swoją tożsamość komórkową, a następnie stopniowo i powoli przejmują nową spośród trzech typów wczesnego rozwoju embrionalnego. Tym procesem zarządza od dwóch do pięciu ze wspomnianych genów. 

Ostatnie próby były podejmowane w celu stworzenia całego mysiego embrionu bez użycia spermy lub jajeczek. W tych próbach zostały wykorzystane trzy typy komórek wczesnego rozwoju embrionalnego wyizolowane bezpośrednio z żywego, rozwijającego się embrionu. 

Eksperyment naukowców z Uniwersytetu Hebrajskiego jest pierwszym, w którym podjęto próbę stworzenia jednocześnie wszystkich trzech linii komórkowych z komórek skóry. Ich odkrycie oznacza, że być może w przyszłości nie będzie potrzeby „poświęcania” żywego embrionu w celu tworzenia jego modelu testowego. 

Czym są komórki macierzyste?

Komórki macierzyste występują u ludzi, roślin oraz zwierząt. Ich cechą charakterystyczną jest zdolność do przekształcania się w inne typy komórek na drodze kolejnych podziałów. Występują zarodkowe komórki macierzyste (pochodzące z zarodka) oraz takie, które są pozyskiwane z organizmów dorosłych osobników, niezależnie od ich wieku.

Rola komórek macierzystych to przede wszystkim uzupełnianie niedoborów komórkowych tam, gdzie zostały one zniszczone. Są stale obecne między innymi w szpiku kostnym oraz jelitach — nieustannie się dzielą i odnawiają. 

Komórki macierzyste są niezwykle cenne, ponieważ ich niewielka ilość pozwala na laboratoryjną hodowlę ogromnej liczby komórek dowolnego typu, które można wprowadzić do organizmu w nowej formie. Problemy stojące na drodze ich efektywnego wykorzystania obejmują przede wszystkim skuteczną kontrolę różnicowania oraz przeprowadzanie tego procesu tak, żeby organizm ich nie odrzucił i potraktował jak własne. Odrzucenie grozi między innymi powstaniem groźnych guzów, tzw. potworniaków. Obecnie do najpopularniejszych należą komórki macierzyste krwi stosowane między innymi do leczenia chorób systemu odpornościowego czy odbudowy układu krążenia po obciążających go terapiach. Komórki macierzyste z krwi pępowinowej są powszechnie stosowane w leczeniu białaczki, a inne do odtwarzania fragmentów zniszczonej skóry, np. w wyniku oparzeń czy uszkodzonej części rogówki oka.

Bibliografia  zwiń/rozwiń

  1. H. Benchetrit, M. Jaber, V. Zayat i in., Direct Induction of the Three Pre-implantation Blastocyst Cell Types from Fibroblasts, „Cell Stem Cell” [online], DOI: 10.1016/j.stem.2019.03.018, [dostęp: 13.05.2019].

Podziel się: