Kluczowa różnica – komórki IPS a embrionalne komórki macierzyste
Istnieje kilka rodzajów komórek macierzystych, które można wykorzystać do regeneracji tkanek w inżynierii tkankowej i gojeniu ran. Wśród nich embrionalne komórki macierzyste służą jako główne i najbardziej odpowiednie typy komórek macierzystych, ponieważ są naturalnie pluripotencjalne. Pluripotencja to zdolność komórki do różnicowania się w wiele lub wszystkie typy komórek w dorosłym ciele. Ludzkie embrionalne komórki macierzyste są w stanie różnicować się w ponad 200 wyspecjalizowanych typów komórek występujących u człowieka. Są one izolowane z wewnętrznej masy komórek zapłodnionych in vitro kilkudniowego zarodka i są wykorzystywane do inżynierii tkankowej i leczenia chorób. Jednak ze względu na problemy etyczne związane z embrionalnymi komórkami macierzystymi naukowcy próbują stworzyć sztuczne pluripotencjalne komórki macierzyste in vitro poprzez indukcję ekspresji genów dorosłych komórek somatycznych. Są one znane jako indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (komórki IPS). Kluczowa różnica między komórkami IPS a embrionalnymi komórkami macierzystymi polega na tym, że indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste to dorosłe komórki somatyczne, które są generowane i genetycznie przeprogramowane, aby funkcjonowały jako embrionalne komórki macierzyste i stały się pluripotencjalne, podczas gdy embrionalne komórki macierzyste są naturalnie pluripotencjalne.
Co to są komórki IPS?
Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (komórki IPS) to komórki opracowane przez naukowców w celu naśladowania naturalnych pluripotencjalnych komórek macierzystych zwanych embrionalnymi komórkami macierzystymi. Komórki te są konstruowane w warunkach in vitro w laboratoriach. Ekspresja genów dorosłej komórki jest przeprogramowana w celu indukowania różnicowania w indukowanych pluripotencjalnych komórkach macierzystych. Stąd komórki IPS wykazują takie same właściwości jak embrionalne komórki macierzyste, takie jak samoodnawianie, różnicowanie itp. Jednak według literatury i ekspertów medycznych komórki IPS nie są identyczne z komórkami ES.
Komórki IPS zostały po raz pierwszy skonstruowane na Uniwersytecie w Kioto w Japonii przez Shinya Yamanaka i zespół w 2006 roku. Użyli mysich fibroblastów do wygenerowania komórek IPS, a geny są dostarczane za pomocą retrowirusów jako wektorów. Po drugie, komórki IPS zostały opracowane w 2007 roku przy użyciu komórek ludzkich. Wielu naukowców generuje komórki IPS, które są niemal identyczne z komórkami ES. Jednak potrzebne są dalsze badania, aby bezpiecznie i skutecznie wykorzystać te komórki IPS w terapii komórkowej.
Podczas przeprogramowywania fibroblastów w celu rozwoju komórek IPS, indukcja genów komórek ES i supresja genów fibroblastów powinna być wykonana ostrożnie i prawidłowo. W przeciwnym razie komórki wynikowe nie będą działać jako komórki ES.
Komórki ES mają względy etyczne. Można tego uniknąć dzięki komórkom IPS. Ogniwa IPS są łatwe w użyciu w porównaniu z komórkami ES. Jednak rozwój IPS wiąże się z wieloma wyzwaniami, takimi jak niska wydajność, insercja genomu, niepełne przeprogramowanie itp. Istnieje możliwość wprowadzenia mutacji w ramach tworzenia. Metylacja DNA jest ważnym wydarzeniem w komórkach, które włącza i wyłącza geny i reguluje ekspresję genów. Jest to ważne dla budowy komórek IPS, jak również podczas przeprogramowania genetycznego. Dlatego konieczne jest przyjrzenie się wzorom metylacji komórek ES i opracowanie tych samych wzorów w komórkach IPS, aby stworzyć idealnie identyczne komórki IPS z komórkami ES. Tylko komórki IPS mogą śmiało i bezpiecznie zastąpić komórki ES w badaniach i terapii.
Komórki te nie są jeszcze stosowane w leczeniu chorób u ludzi. Są nadal używane w testach na zwierzętach. Jednak jednym z głównych celów konstruowania komórek IPS jest wykorzystanie ich u pacjentów z chorobą Parkinsona, a później do tworzenia tkanek i wielu złożonych terapii chorób.
Rysunek 01: Proces indukowanego rozwoju pluripotencjalnych komórek macierzystych
Czym są embrionalne komórki macierzyste?
Zarodkowe komórki macierzyste (komórki ES) to niezróżnicowane komórki znajdujące się w wewnętrznej masie komórek rozwijającego się zarodka. Mają wrodzoną zdolność do samoodnowy i różnicowania się we wszystkie typy komórek osoby dorosłej. Dlatego są one również znane jako pluripotencjalne komórki macierzyste. Potencjał szybkiego podziału komórek sprawia, że nadają się one do wykorzystania w regeneracji tkanek i gojeniu ran. Embrionalne komórki macierzyste rosną głównie w trzy podstawowe listki zarodkowe, takie jak ektoderma, endoderma i mezoderma, które następnie różnicują się w różne typy komórek ludzkiego ciała. Dlatego komórki ES służą jako cenne narzędzie w medycynie regeneracyjnej.
Komórki ES izoluje się z zapłodnionej in vitro komórki jajowej, która rozwija się w kilkudniowy zarodek. Ważne jest, aby wiedzieć, że termin „embrionalne komórki macierzyste” nie jest używany w odniesieniu do komórek macierzystych pochodzących z zarodka wykształconego w ciele kobiety. Komórki macierzyste pobrane z kilkudniowego zarodka są utrzymywane w laboratoriach jako embrionalne linie komórek macierzystych. Przy zapewnieniu odpowiednich warunków możliwe jest utrzymanie w laboratoriach niezróżnicowanych komórek macierzystych.
Zarodkowe komórki macierzyste są prekursorami wszystkich typów komórek organizmu, w tym mięśni, nerwów, wątroby i wielu innych komórek. Jeśli naukowcy będą w stanie prawidłowo pokierować różnicowaniem komórek ES utrzymywanych in vitro, mogą wykorzystać komórki do leczenia niektórych chorób, takich jak cukrzyca, urazowe uszkodzenie rdzenia kręgowego, dystrofia mięśniowa Duchenne'a, choroby serca, utrata wzroku i słuchu itp.
Rysunek 02: Ludzkie embrionalne komórki macierzyste
Jaka jest różnica między komórkami IPS a zarodkowymi komórkami macierzystymi?
Komórki IPS kontra embrionalne komórki macierzyste |
|
| Komórki IPS to komórki generowane in vitro przez przeprogramowanie dorosłych komórek somatycznych na naśladowanie komórek ES. | Komórki macierzyste wyizolowane z kilkudniowego zarodka są znane jako embrionalne komórki macierzyste. |
| Izolacja od zarodka | |
| Komórki IPS nie są komórkami zarodkowymi. | Komórki ES to naturalne komórki embrionalne. |
| Pluripotencja | |
| Komórki IPS to sztuczne komórki pluripotencjalne. | Komórki ES są komórkami pluripotencjalnymi |
Podsumowanie – komórki IPS kontra embrionalne komórki macierzyste
Komórki IPS naśladują komórki ES. Ale nie są one idealnie identyczne z komórkami ES. Oba typy komórek wykazują pluripotencję. Oba typy komórek mają ogromny potencjał do wykorzystania w inżynierii tkankowej i leczeniu chorób. Jednak wykorzystanie tych komórek w terapii chorób człowieka nadal nie jest praktykowane ze względu na kwestie etyczne i bezpieczeństwa. IPS są generowane przez genetyczne przeprogramowanie dorosłych komórek. Nie są izolowane z zarodka. Komórki ES izoluje się z kilkudniowej komórki jajowej zapłodnionej in vitro. Taka jest różnica między komórkami IPS a embrionalnymi komórkami macierzystymi.
