KOMÓRKI MACIERZYSTE
1. Komórka macierzysta (KM, komórka pnia)  niezróżnicowana komórka zdolna
do:
a) proliferacji
b) samoodnawiania siÄ™ (regeneracji)
c) różnicowania
2. Typy podziału komórek macierzystych:
a) symetryczny  prowadzi do wytworzenia 2 komórek macierzystych oraz 2
komórek progenitorowych (częściowo zróżnicowanych)
b) asymetryczny  z jednej komórki macierzystej powstaje 1 komórka
macierzysta i 1 progenitorowa
3. Macierz zewnątrzkomórkowa (nisza)  miejsce, w którym umiejscowione są
komórki macierzyste. Znajdują się tam:
a) komórki dojrzałe
b) komórki macierzyste
c) czynniki wzrostu
d) białka macierzy zewnątrzkomórkowej
4. PODZIAA
KOMÓREK MACIERZYSTYCH:
a) ze względu na zdolności do różnicowania się:
·ð totipotencjalne  najbardziej pierwotne, różnicujÄ… siÄ™ do wszystkich
komórek (w tym komórek łożyska), np. zygota
·ð pluripotencjalne  różnicujÄ… siÄ™ tylko do komórek somatycznych, czyli
wszystkich oprócz komórek łożyska
·ð multipotencjalne  różnicujÄ… siÄ™ do komórek w obrÄ™bie tej samej tkanki
(listka zarodkowego) Ä…ð powstaje z nich kilka podobnych typów komórek
·ð unipotencjalne (prekursorowi)  różnicujÄ… siÄ™ tylko do jednego typu
komórek, ale zachowują zdolność do podziałów, np. keratynocyty
b) ze względu na pochodzenie:
EMBRIONALNE (ES) / ZARODKOWE (ZKM) SOMATYCZNE (dojrzałe, dorosłe)
·ð toti-/pluri-potencjalne ·ð multi-/uni-potencjalne
·ð różnicujÄ… siÄ™ do wszystkich typów komórek organizmu ·ð znajdujÄ… siÄ™ w niewielkich iloÅ›ciach w
narządach (szpiku, naskórku, mózgu, krwi,
·ð otrzymywane przez pobranie z blastocysty (1-
wÄ…trobie)
tygodniowego zarodka) lub zarodkowych komórek
pÅ‚ciowych ·ð uaktywniajÄ… siÄ™ w razie koniecznoÅ›ci
regeneracji (np. uraz lub ciągłe zużycie np.
·ð nie sÄ… wykorzystywane w terapii ze wzglÄ™du na
możliwość rozwoju nowotworu krwi)
y
ródła uzyskiwania komórek macierzystych
1. Klonowanie terapeutyczne:
a) do komórki jajowej wprowadza siÄ™ jÄ…dro dojrzaÅ‚ej komórki Ä…ð KLONOTA Ä…ð
BLASTOCYSTA (i z blastocysty można pobrać ES)
b) zalety komórek embrionalnych:
·ð podatność na różnicowanie
·ð wiÄ™ksza liczebność niż komórek macierzystych u organizmów dorosÅ‚ych
·ð Å‚atwość hodowli
2. iPKM  indukowane pluripotencjalne KM:
a) transformacja komórek somatycznych w ostatnim etapie ich zróżnicowania
(czyli z multi-/unipotencjalnych mamy pluripotencjalne)
b) przebieg procesu:
·ð wprowadzenie odpowiednich genów do genomu komórki dorosÅ‚ej, np. C-
MYC, OCT4, SOX, KLF4
·ð ekspresja genów Ä…ð powstajÄ… odpowiednie czynniki transkrypcyjne (OCT,
NANOG) i dalej są już tworzone odpowiednie mRNA i białeczka
c) wady i zalety iPKM:
ZALETY WADY
·ð wykazujÄ… cechy charakterystyczne dla ES  tworzÄ… ·ð niska efektywność transformacji
zróżnicowane linie
·ð trudno kontrolowany proces
·ð brak kontrowersji (nie używamy ludzkich zarodków ·ð możliwość tworzenia potworniaków
to i nikt siÄ™ nie czepia)
·ð zaburzenie struktury i organizacji DNA Ä…ð
możliwość mutacji Ä…ð nowotwory
d) alternatywa dla klonowania  przyszłościowo chcą wprowadzać gotowe białka
zamiast genów
e) wprowadzenie genów dzięki:
·ð wektorom retrowirusowym wbudowujÄ…cym siÄ™ do DNA
·ð wirusom nieintegrujÄ…cym siÄ™ z genomem
·ð zmodyfikowanym adenowirusom (bezpieczniejsza wersja)
3. Otrzymywanie KM z krwi pępowinowej:
a) metoda jest z
ródłem pozyskiwania komórek hematopoetycznych i
mezenchymalnych
b) cechy pozyskiwanych komórek:
·ð mniej ukierunkowane niż te ze szpiku kostnego
·ð duży potencjaÅ‚ proliferacyjny
·ð znikome uszkodzenia mutagenami etc.
·ð Å‚atwość pozyskiwania
4. VSEL  małe embrionalno-podobne KM  są obecne w dojrzałych tkankach (krew
pępowinowa, szpik kostny) i odpowiedzialne za regeneracje i naprawę tkanek:
a) VSEL wykazują ekspresję markerów komórek pluripotentnych, np. receptora
CXCR4 dla SDF-1, który:
·ð umożliwia zasiedlenie nisz szpikowych przez komórki macierzyste
·ð mobilizuje komórki macierzyste ze szpiku do krwi
·ð wpÅ‚ywa na dojrzewanie i mobilizacjÄ™ komórek mieloidalnych i
limfoidalnych
·ð współdziaÅ‚a w zakażeniu HIV-1
·ð jest zwiÄ…zany z rozwojem nowotworów
b) cechy VSEL:
·ð duży potencjaÅ‚ proliferacyjny (wszystkie 3 listki zarodkowe)
·ð alternatywna dla ES
c) ograniczenia w wykorzystywaniu VSEL:
·ð komórek jest maÅ‚o, a ich liczba dodatkowo maleje wraz z wiekiem
·ð regenerujÄ… tylko niewielkie uszkodzenia i mogÄ… sobie nie poradzić z
czymś większym
·ð ze wzglÄ™du na obecność enzymów proteolitycznych z leukocytów
obwodowych i makrofagó tkankowych mogą po prostu  nie dojść do
miejsca uszkodzenia
Kontrola proliferacji i różnicowania
1. Szlak NOTCH
a) receptor NOTCH składa się z 3 domen:
·ð zewnÄ…trzkomórkowej
·ð transbÅ‚onowej
·ð cytoplazmatycznej
b) przebieg:
·ð biaÅ‚ko NOTCH Å‚Ä…czy siÄ™ z receptorem NOTCH
·ð Å‚-sekretaza uwalnia domenÄ™ cytoplazmatycznÄ… receptora
·ð przemieszczenie domeny do jÄ…dra
·ð aktywacja transkrypcji genów
c) rola szlaku:
·ð utrzymanie zdolnoÅ›ci komórek macierzystych do samoodnawiania (czyli
zahamowanie różnicowania)
·ð utrzymanie odpowiedniego kierunku różnicowania
·ð regulacja funkcji komórek krwiotwórczych
2. Szlak Wnt:
a) rola szlaku:
·ð ochrona przed różnicowaniem
·ð zapewnienie komórkom macierzystym zdolnoÅ›ci do samoodnawiania
b) przebieg:
·ð biaÅ‚ko WNT jest wydzielane poza komórkÄ™ Ä…ð wchodzi w interakcjÄ™ z
glikozaminoglikanami macierzy zewnątrzkomórkowej
·ð potem biaÅ‚eczko wiąże siÄ™ z receptorem FRIZZLED
·ð takie poÅ‚Ä…czenie aktywuje jeszcze inne biaÅ‚eczko zwane DISHEVELLED
·ð zaktywowane biaÅ‚ko inaktywuje kinazÄ™ syntazy glikogenu (GSH-3-²)
·ð zahamowanie degradacji ²-kateiny
·ð skoro ²-kateina nie zostaÅ‚a zniszczona do wchodzi do jÄ…dra gdzie
aktywuje transkrypcjÄ™
3. Szlak białka Shh:
a) rola szlaku:
·ð regulacja rozwoju embrionalnego ssaków
·ð kontrola proliferacji i różnicowania komórek macierzystych (zwÅ‚aszcza
mezenchymalnych i neuronalnych)
b) przebieg:
·ð wzrost poziomu Ca2+ w komórce Ä…ð aktywacja kinazy biaÅ‚kowej C Ä…ð
aktywacja receptora PATCHED (Ptch)
·ð aktywacja biaÅ‚ka Shh przez palmitylacjÄ™ N-koÅ„cowej cysteiny
·ð zaktywowane biaÅ‚ko Å‚Ä…czy siÄ™ ze zaktywowanym receptorem Ptch
·ð zniesienie supresji biaÅ‚ka SMO
·ð skoro SMO nie jest hamowane to aktywuje czynniki transktpcyjne GLI Ä…ð
aktywacja odpowiednich genów
4. Białko OCT4:
a) rola:
·ð aktywacja proliferacji
·ð utrzymywanie komórek w stanie niezróżnicowanym
·ð zapewnienie komórek pluripotencjalnoÅ›ci
b) występowanie (czyli gdzie to białko ulega ekspresji):
·ð tylko w komórkach pluripotencjalnych  dlatego OCT4 jest znacznikiem
pluripotencji
·ð nie wystÄ™puje w komórkach dojrzaÅ‚ych
5. Białko NANOG:
a) występuje w ZKM (ES)
b) rola:
·ð czynnik samoodnawiania komórek
·ð utrzymanie stanu pluripoencji
c) NADEKSPRESJA = wzrost proliferacji + utrzymanie pluripotencjalności
d) BRAK EKSPRESJI = różnicowanie komórek
Komórki macierzyste a nowotwory
1. Teorie tłumaczące pochodzenie nowotworowych komórek macierzystych:
a) mutacja komórki somatycznej:
·ð zmutowana komórka staje siÄ™ nieÅ›miertelna
·ð z niej powstajÄ… KM nowotworu, np. komórki nabÅ‚onka Å›luzówki
żołądka
b) przekształcenie prawidłowych KM/komórek progenitorowych
c)  zÅ‚y timing VSEL Ä…ð KM zamiast regenerować uszkodzenie budujÄ… nowotwór,
np. komórki nabłonka śluzówki żołądka po zakażeniu Helicobacter pylori
d) odbudowanie wcześniej zniszczonego guza przez VSEL, które są oporne na
apoptozÄ™ i leki cytostatyczne
2. Model transformacji nowotworowej:
a) w komórce macierzystej następuje mutacja
b) komórka traci kontrolę nad samoodnową
c) powstaje duża pula komórek macierzystych:
·ð i one dalej mogÄ… sobie mutować tak samo jak powstajÄ…ce z nich komórki
progenitorowe
·ð koÅ„cowe mutacje zachodzÄ… jednak TYLKO w komórkach
progenitorowych konkretnej linii rozwojowej Ä…ð i potem mamy
konkretny nowotwór
3. Etapy terapii skierowanej na komórki macierzyste nowotworu:
a) identyfikacja KM:
·ð obecność/brak antygenów powierzchniowych
b) znalezienie metody eliminacji, co nie jest łatwe z powodu oporności na
chemioterapiÄ™ wynikajÄ…cej z:
·ð dużej iloÅ›ci biaÅ‚ek MDR)
·ð dużej iloÅ›ci zredukowanego glutationu i biaÅ‚ek chroniÄ…cych przez RFT
c) metody terapii:
·ð klasyczna terapia powodujÄ…ca zablokowanie syntezy biaÅ‚ek
odpornościowych
·ð pobudzenie komórek macierzystych do różnicowania siÄ™