Ključna razlika – celice IPS v primerjavi z embrionalnimi izvornimi celicami
Obstaja več vrst matičnih celic, ki se lahko uporabljajo za regeneracijo tkiv v tkivnem inženirstvu in celjenju ran. Med njimi so embrionalne matične celice glavna in najprimernejša vrsta izvornih celic, saj so naravno pluripotentne. Pluripotenca je sposobnost celice, da se v odraslem telesu diferencira v več ali vse vrste celic. Izvorne celice človeških zarodkov se lahko diferencirajo v več kot 200 specializiranih vrst celic, ki jih najdemo pri ljudeh. Izolirani so iz notranje celične mase in vitro oplojenega zarodka, ki je star nekaj dni in se uporablja za tkivno inženirstvo in terapevtiko bolezni. Vendar pa zaradi etičnih vprašanj, povezanih z embrionalnimi izvornimi celicami, poskušajo znanstveniki ustvariti umetne pluripotentne izvorne celice in vitro z indukcijo izražanja genov odraslih somatskih celic. Znane so kot inducirane pluripotentne matične celice (IPS celice). Ključna razlika med celicami IPS in embrionalnimi matičnimi celicami je, da so inducirane pluripotentne matične celice odrasle somatske celice, ki so ustvarjene in genetsko reprogramirane tako, da delujejo kot embrionalne matične celice in postanejo pluripotentne, medtem ko so embrionalne matične celice naravno pluripotentne.
Kaj so celice IPS?
Inducirane pluripotentne matične celice (IPS celice) so celice, ki so jih razvili znanstveniki za posnemanje naravnih pluripotentnih matičnih celic, imenovanih embrionalne izvorne celice. Te celice so zgrajene v in vitro pogojih v laboratorijih. Genska ekspresija odrasle celice je reprogramirana tako, da inducira diferenciacijo v induciranih pluripotentnih matičnih celicah. Zato imajo IPS celice enake lastnosti kot embrionalne izvorne celice, kot so samoobnova, diferenciacija itd. Toda glede na literaturo in medicinske strokovnjake celice IPS niso enake celicam ES.
IPS celice so leta 2006 na Univerzi v Kjotu na Japonskem prvič konstruirali Shinya Yamanaka in ekipa. Za ustvarjanje celic IPS so uporabili mišje fibroblaste, geni pa so dostavljeni z uporabo retrovirusov kot vektorjev. Drugič, IPS celice so bile razvite leta 2007 z uporabo človeških celic. Mnogi znanstveniki ustvarjajo celice IPS, ki so skoraj enake celicam ES. Vendar so potrebne nadaljnje raziskave za varno in učinkovito uporabo teh celic IPS za celično terapijo.
Med postopkom reprogramiranja fibroblastov za razvoj celic IPS je treba skrbno in pravilno izvajati indukcijo genov ES celic in supresijo genov fibroblastov. V nasprotnem primeru dobljene celice ne bodo delovale kot celice ES.
ES celice imajo etične vidike. Lahko se mu izognemo z IPS celicami. Celice IPS so enostavne za uporabo v primerjavi s celicami ES. Vendar ima razvoj IPS veliko izzivov, kot so nizka učinkovitost, genomsko vstavljanje, nepopolno reprogramiranje itd. Obstaja možnost vnosa mutacij kot dela ustvarjanja. Metilacija DNK je pomemben dogodek v celicah za vklop in izklop genov in uravnava izražanje genov. Pomemben je za izgradnjo celic IPS tudi pri genetskem reprogramiranju. Zato je treba pogledati vzorce metilacije celic ES in razviti enake vzorce v celicah IPS, da ustvarimo popolnoma enake celice IPS s celicami ES. Samo IPS celice lahko samozavestno in varno nadomestijo ES celice za raziskave in zdravljenje.
Te celice se še ne uporabljajo v terapevtiki človeških bolezni. Še vedno se uporabljajo pri testiranju na živalih. Vendar pa je eden glavnih ciljev konstruiranja celic IPS njihova uporaba za bolnike s Parkinsonovo boleznijo in kasneje za tvorbo tkiv in številne kompleksne terapije bolezni.
Slika 01: Induciran proces razvoja pluripotentnih izvornih celic
Kaj so embrionalne izvorne celice?
Zarodkove matične celice (ES celice) so nediferencirane celice, ki jih najdemo v notranji celični masi razvijajočega se zarodka. Imajo prirojeno sposobnost samoobnavljanja in diferenciacije v vse vrste celic odraslega človeka. Zato so znane tudi kot pluripotentne izvorne celice. Zaradi potenciala hitre celične delitve so primerni za uporabo pri regeneraciji tkiv in celjenju ran. Embrionalne matične celice rastejo predvsem v tri primarne zarodne plasti, kot so ektoderm, endoderm in mezoderm, ki se kasneje diferencirajo v različne vrste celic človeškega telesa. Zato ES celice služijo kot dragoceno orodje v regenerativni medicini.
Celice ES so izolirane iz in vitro oplojene jajčne celice, ki se razvije v več dni star zarodek. Pomembno je vedeti, da se ta izraz "embrionalne izvorne celice" ne uporablja za izvorne celice, pridobljene iz zarodka, razvitega v ženskem telesu. Matične celice, vzete iz nekaj dni starega zarodka, se hranijo v laboratorijih kot embrionalne izvorne celične linije. Če so zagotovljeni ustrezni pogoji, je možno ohraniti nediferencirane izvorne celice v laboratorijih.
Matične celice zarodkov so predniki vseh tipov celic v telesu, vključno z mišičnimi, živčnimi, jetrnimi in številnimi drugimi celicami. Če bodo znanstveniki sposobni pravilno usmeriti diferenciacijo celic in vitro vzdrževanih ES celic, lahko celice uporabijo za zdravljenje določenih bolezni, kot so sladkorna bolezen, travmatska poškodba hrbtenjače, Duchennova mišična distrofija, bolezni srca ter izguba vida in sluha itd.
Slika 02: Izvorne celice človeških zarodkov
Kakšna je razlika med IPS celicami in embrionalnimi matičnimi celicami?
Celice IPS proti embrionalnim izvornim celicam |
|
| Celice IPS so celice, ustvarjene in vitro z reprogramiranjem odraslih somatskih celic, da posnemajo celice ES. | Matične celice, ki so izolirane iz več dni starega zarodka, so znane kot embrionalne matične celice. |
| Izolacija iz zarodka | |
|
IPS celice niso embrionalne celice. | ES celice so naravne embrionalne celice. |
| Pluripotenca | |
| IPS celice so umetne pluripotentne celice. | ES celice so pluripotentne celice |
Povzetek – celice IPS v primerjavi z embrionalnimi matičnimi celicami
IPS celice posnemajo celice ES. Niso pa popolnoma identične celicam ES. Obe vrsti celic kažeta pluripotenco. Obe vrsti celic imata velik potencial za uporabo v tkivnem inženirstvu in terapevtiki bolezni. Vendar se uporaba teh celic pri zdravljenju človeških bolezni še vedno ne izvaja zaradi etičnih in varnostnih vprašanj. IPS nastajajo z genetskim reprogramiranjem odraslih celic. Niso izolirani od zarodka. ES celice izoliramo iz in vitro oplojene jajčne celice, stare več dni. To je razlika med IPS celicami in embrionalnimi izvornimi celicami.
