2012. okt 10.

22. A 2012-es orvosi Nobel-díj, avagy miként lehet átprogramozni a sejteket

írta: _Maverick
22. A 2012-es orvosi Nobel-díj, avagy miként lehet átprogramozni a sejteket

Bush reiterated his stand to conservatives opposing his decision on stem cell research. He said today he believes life begins at conception and ends at execution.”

- Jay Leno -

nobel_lead_001_nagy_lead_fill_274x274.jpgA 2012-es orvosi-élettani Nobel-díjat John B. Gurdon brit és Shinya Yamanaka japán kutatók kapták azon felfedezéskürt, miszerint a már „felnőtt”, specializált sejtek átprogramozhatóak és visszavezethetőek az embrionális sejt állapotba, aminek következményeként ismét alkalmassá válnak arra, hogy belőlük gyakorlatilag bármilyen szövettípus kialakuljon. Ezzel nem csak elhárítottak számos etika – és a tudományhoz mit sem értő politikai vagy egyházi vezető - által az őssejtkutatás elé gördített akadályt, hanem fantasztikus lehetőségeket nyitottak bizonyos betegségek jobb megismerését illetően. Tovább után elmeséljük, hogy mit is jelent mindez!

656px-Stem_cells_diagram.pngA történet kezdetéhez egészen a virágig és méhecskéig a megtermékenyített petesejtig kell visszakanyarodnunk, ugyanis az egész jelenség abból fakad, hogy bár mindnyájan porból lettünk, de kicsit rövidebb időskálán szemlélve elégedjünk meg azzal, hogy egysejtűből. Ebből az egyetlen apró sejtből aztán az osztódás és sejtdifferenciálódás folyamata során létrejönnek az egymástól igencsak eltérő alkotóelemekből álló belső szöveteink, szerveink, testrészeink. Egy idegsejt és körmünk egy darabkája aligha ismerne rá egymásra, pedig mind egyetlen ős leszármazottai, ennek következtében genetikai állományuk is megegyezik! A megtermékenyített petesejt tehát még „bármire képes” - idegen szóval: totipotens -, belőle alakul ki minden további sejtünk.

A sejtek élete aztán úgy alakul az osztódás során, mint egy kisgyermeké. Egyedfejlődésünk során tehát nem csak végigjárjuk a törzsfejlődés egyes állomásait az egysejtűtől az emberig, de mindeközben sejtjeink is kijárják a természet iskoláját. Ahogy az alábbi szemléletes videóban elmondják, a totipotens sejt olyan mint egy kisgyermek, aki természeténél fogva még minden iránt érdeklődik. Aztán ahogy idősödik, iskolába kerül, egyre kevesebb dologra lesz ideje, bizonyos dolgok elkezdik jobban érdekelni, majd az egyetemre jutván már tényleg csak egy meghatározott dolgot sajátít el egyre alaposabban, míg végül lesz egy saját szakmája (optimális esetben). Így tesznek az osztódás során sokasodó sejtjeink is.

csira.jpgA néhány osztódás után kialakuló totipotens sejthalmaz elkezd differenciálódni, és létrejön a hólyagcsíra (blastocyst). Ennek belsejében pluripotens sejtek csoportja található (ezeket nevezzük embrionális őssejtnek), amelyek már nem képesek extraembrionális szövetek felépítésére (pl.: magzatburok), de ezen kívül minden más kialakulhat belőlük. Az embrión kívül kialakuló szövetek már mind a hólyagcsíra külső sejtjeiből generálódnak. A pluripotens sejtek aztán újabb csoportokra bomlanak, vékony sejtrétegeket létrehozva a hólyag belsejében. Ezeket nevezzük csíralemezeknek, melyek már multipotens sejtekből tevődnek össze. Az elnevezés jelentése: „sokat tudó”, ami megállja helyét, hiszen a megannyi különböző sejtünk ebben a szakaszban még mindig csak háromféle csoportot alkot. A külső csíralemezből alakul ki például a központi és perifériás idegrendszer, a bőrünk, hajunk, stb. A középső csíralemez leszármazottaiként alakulnak ki a porcok, csontok, az erek falai, a szív, a nyirokrendszer, a vesék, a lép, az ivarszervek. A belső csoport osztódása hozza létre a bél- és a légzőrendszerünk hámját, a májat, a hasnyálmirigyet, a mandulákat a teljesség igénye nélkül. A potenciák beszűkülésének végső állomása a csak egyféle, meghatározott működésre differenciált (unipotens) sejt. Pl. hemoglobint csak a vér reticulocytái képesek előállítani, erre specializálódtak. Ezek a specializálódott sejtek ezután már soha nem alakulnak át más típusú sejtté, és nem kerülnek vissza a korábbi differenciálatlan állapotba, nem nyerik vissza multipotens mivoltukat. Sokáig tartotta magát az a nézet, hogy ez valamiféle szerkezeti változásnak köszönhető, aminek következtében ez az a visszafelé haladás elviekben is kizárttá válik. A díjazott kutatók bebizonyították ennek ellenkezőjét!

beka.jpg

Gurdon 1962-ben végezte el híres kísérletét, melynek során egy béka petesejtjében elpusztította a sejtmagot UV sugárzás segítségével, majd azt pótolta egy ebihal hámszövetéből – tehát egy már unipotens sejtről beszélünk – kivett sejt sejtmagjával. Meglepetésre a transzplantáción átesett sejtek egy kis részéből ezután valóban kifejlődött egy újabb ebihal! Később a beültetési eljárást tovább tökéletesítve az arányt sikerült még jobbá tenni, mint kezdetben. Az eljárást SCNT-nek, vagyis somatic-cell nuclear transfer-nek keresztelték, és ezen módszerrel állították elő a világhírű klónozott birkát, Dolly-t is.

Gurdon kísérlete tehát bebizonyította, hogy egy sejtmag visszajuttatható a differenciálatlan állapotba. Ehhez azonban a fentebb vázolt transzplantációs eljárásra és egy petesejtre volt szükség. Felvetődött a kérdés: vajon vissza lehet-e vezetni egy sejtet a kívánt állapotba a sejtmag átültetése nélkül?

eger.jpg

Yamanaka 2006-ban adta meg a választ. Tulajdonképpen egyszerű kísérlete során különböző transzkripciós faktorokat – ezek olyan proteinek, amelyek szerepet játszanak a DNS-ben rejlő bizonyos gének kódolta információ kiolvasásában, aktiválásában, vagy éppenséggel blokkolásában – ültetett egérből nyert kötőszöveti sejtekbe. Próbálkozás útján arra jutott, hogy mindössze 4 ilyen transzkripciós faktor elegendő volt ahhoz, hogy a sejtet pluripotenssé tegye. Ezeket a sejteket nevezte el indukált pluripotens őssejteknek.

Yamanaka eredménye forradalmi jelentőségű, hiszen lényegében korlátlan számban képes embrionális őssejteket generálni „hétköznapi sejtekből”, nincs szükség a morális határokat feszegető egyéb beszerzési eljárásokra például be nem ültetett embriókból. Ráadásul új horizontokat nyitott a sejtek átalakítása terén is: felvetődött a kérdés, hogy lehetséges-e a pluripotens állapotba való visszatérés nélkül átalakítani egy sejtet más típusúvá pusztán a transzkripciós faktorokkal való játszadozás segítségével. Mára már tudjuk, hogy ez is megvalósítható! 2011-ben a bőrben található fibroblaszt sejteket sikerült átalakítani neuronokká...

Az őssejteknek felbecsülhetetlen jelentősége van az orvostudomány számára. Ott még nem tartunk ugyan, hogy megbetegedett szerveink károsult szöveteit egy Petri-csészében kineveljük és beültessük. Ennek oka elsősorban az, hogy a használt transzkripciós faktorok elősegítik a tumorok kialakulását. Reményt keltő azonban néhány kutatás, amelyek arra mutatnak rá, hogy bizonyos esetekben nem szükséges az előállított, módosított sejtek beültetése, csak a sejtekben képződő proteinekre van szükség, amelyek ily módon már mentesek a „genetikai mellékhatásoktól”.

Nem kell azonban hátat fordítanunk a Petri-csészés sejttelepeknek, mert ha be nem is ültethetőek még, rengeteg más módon segíthetnek beteg embertársainkon. Például embereken való kísérletezés nélkül lehet új gyógyszerek hatását vizsgálni. Ehhez elegendő létrehozni az eljárással egy adag az adott genetikai betegséggel rendelkező sejtet. Lehetőség van továbbá jobban megismerni a különböző szindrómák kialakulásának mechanizmusát is, hiszen a generált őssejt osztódásával közvetlenül megfigyelhetővé válik ez a folyamat. Ezek azok a felhasználási területek, amelyek alapvetően kérdőjelezik meg az őssejt kutatások ellen megszólaló kritikák létjogosultságát, hiszen ki utasítaná el, ha családtagját ki lehetne gyógyítani a Parkinson-kórból vagy éppen szklerózisból...

Források


Nobelprize.org

Wikipédia: őssejt

gnadori youtube előadása

Dr. Ormai Sándor - Élettan-kórélettan

Ha tetszett a bejegyzés, és szeretnél frissen értesülni az újakról, illetve szívesen olvasnád azokat az írásokat is, melyeket csak ajánlunk, de külön bejegyzéssé nem érnek (vagy nincs szükség kiegészítésükre), akkor csatlakozz a blog Facebook oldalához a jobb hasábban megtalálható alkalmazás segítségével! 

Szólj hozzá

őssejt fókuszpont Nobel-díj