Læknablaðið

Árgangur

Læknablaðið - 01.12.2015, Blaðsíða 27

Læknablaðið - 01.12.2015, Blaðsíða 27
LÆKNAblaðið 2015/101 583 að umbreyta sérhæfðri líkamsfrumu beint í fjölhæfa stofnfrumu (2006).28 Í fósturþroskun eru fyrstu frumurnar í fósturvísi ósérhæfðar en verða svo sérhæfðari með tímanum. Í kringum 1950 höfðu þroskunarfræðingar klónað frosk með því að flytja kjarna úr fósturvísi í kjarnalaust froskaegg (Rana pipiens) og myndaðist þá fullmynduð halakarta (Somatic Cell Nuclear Transfer, SCNT).29 Þegar þeir reyndu á hinn bóginn að endurtaka svipaða tilraun með kjarnaflutningi úr sérhæfðri frumu í kjarnalaust froskaegg, mistókst fósturþroskun í halakörtunni.30 Því var almennt talið að erfðaupplýsingar í sérhæfðum frumum gangist undir óaftur- kræfar breytingar sem gera það að verkum að frumurnar hafi takmarkaða sérhæfingarmöguleika. Þekkt myndlíking sem lýsti þessari viðteknu hugmynd vel var umframerfðalandslag (epi­ genetic landscape) Waddingtons sem sýndi kúlu uppi á fjallstoppi sem átti að líkjast ósérhæfðri stofnfrumu sem sérhæfðist meira og meira því lengra sem hún rúllaði niður fjallið og endaði að lokum í dalverpi sem sérhæfð fruma.31 Niðurstöður John Gur- don breyttu þessari viðteknu skoðun manna. Hann notaði aðra froska tegund (Xenopus laevis) í sínum rannsóknum. Honum tókst að flytja kjarna úr sérhæfðri líkamsfrumu frosksins (þekjufrumu meltingarvegarins) í kjarnalaust egg, og sýndi fram á að erfðaupp- lýsingarnar úr líkamsfrumunni nægðu til að mynda halakörtu, væru þær í réttu umhverfi. Þetta gerði hann árið 1962.32 Með þess- um niðurstöðum sýndi hann fram á að erfðaupplýsingar tapast ekki í sérhæfingarferlinu. Í dag vitum við að erfðaefnið er mistjáð í hinum mismunandi ósérhæfðu og sérhæfðu frumum. Gurdon breytti ekki aðeins grundvallarhugmyndum manna um óaftur- kræfni sérhæfðra frumna heldur innleiddi hann nýtt rannsóknar- svið og er stundum kallaður guðfaðir klónunar.33 Spurningunni hvort hægt væri að umbreyta líkamsfrumu einni og sér beint í fjölhæfa stofnfrumu var þó enn ósvarað. Yamanaka hafði í nokkur ár verið að skoða hvaða stjórnprótein/umritunarþættir halda ES- frumum ósérhæfðum og fjölhæfum og uppgötvaði meðal annars að NANOG-stjórnpróteinið verður að vera tjáð svo að ES-frumur haldist fjölhæfar.34 Þeir Takahashi og Yamanaka framkvæmdu síð- an djarfa tilraun þar sem þeir komu mismunandi samsetningum af stjórngenum fyrir í bandvefsfrumum músa í frumurækt með hjálp retróveirusýkingar og notuðu valkvætt próf til að rekja þær frumur sem umbreyttust í fjölhæfar stofnfrumur. Þeim tókst að þrengja hringinn niður í aðeins fjögur stjórngen: OCT4, SOX 2, K LF4 og MYC (sem nú eru nefndir Yamanaka-þættirnir) er gátu endurforritað líkamsfrumurnar í fjölhæfar stofnfrumur (mynd 2). Frumur þessar höfðu eiginleika sem voru fyllilega sambærilegir við eiginleika ES-frumna. Þessar frumur fengu nafnið iPS-frumur (induced Pluripotent Stem cells).28 Ári seinna tókst sama rannsókn- arhópi að mynda iPS-frumur úr mönnum.35 Á fáum árum hefur orðið bylting í rannsóknum á iPS-frumum. Ýmsar ólíkar aðferðir hafa verið prófaðar við að mynda iPS-frumur, bæði hvað varðar innskeytingaraðferðir á stjórngenunum, svo og frumugerð lík- amsfrumnanna. Einnig hafa færri stjórnþættir verið prófaðir og kemur í ljós að sleppa má MYC, enda hefur hann valdið æxlis- myndunum í músum sem á kímblöðrustigi hafa verið sprautaðar með iPS-frumum. Þegar retróveirugenaferjum með fjölhæfigen- unum er skeytt inn í frumurnar innlimast þær tilviljanakennt inn í genamengið og gætu því stuðlað að æxlismyndun. Þess vegna hefur verið reynt að komast hjá því að nota retróveirugenaferjur, til dæmis með veirugenaferjum sem innlimast ekki, með stöðugu RNA og með próteinum.36,37 Heimtur á fjölhæfum iPS-frumum eru lágar og því nauðsynlegt að nota valkvætt samrunagen til að velja úr þær frumur sem hafa endurforritast í iPS-frumur. Ferlið við að mynda iPS-frumur tekur um 2-3 vikur. En hvað gera Yamanaka- þættirnir til þess að ýta undir afsérhæfingu (de­differentiation)? Í stuttu máli virkja þeir gen sem taka þátt í fjölhæfi frumna en þagga aftur á móti niður í genum sem hafa hlutverki að gegna í frumusérhæfingu. Áður var greint frá að EMT á sér stað í fóstur- þroskun og við sérhæfingu hES-frumna. Yamanaka-þættirnir ýta þar af leiðandi undir endurforritun með öfugu ferli sem nefnist Mesenchymal­to­Epithelial transition (MET). Sýnt hefur verið að SOX2/OCT4 halda niðri EMT-stjórnpróteininu SNAIL, KLF4 ýtir undir tjáningu á E-CADHERIN og C-MYC hindrar TGF-b boðleiðina.38,39 Í framhaldinu eykst tjáning á NANOG, SOX2 og OCT4 genum frumunnar og þessi aðalstjórnprótein fjölhæfis valda virkjun á þeim genum sem nauðsynleg eru fjölhæfi, en virkja einnig svokölluð polycomb group prótein sem þagga niður tjáningu sérhæfingargena með litnisumbreytingu (chromatin remodelling).40 Nytsemi fjölhæfra stofnfrumna Frá læknisfræðilegu sjónarhorni gætu iPS-frumur orðið gagnlegar í lyfjaþróun og til skilnings á sjúkdómsferlum. Einnig væri hægt að hugsa sér að búa til sérhannaðar fjölhæfar stofnfrumur fyrir sjúklinga. Þessar frumur leysa nefnilega þann vanda að sjúklingur hafni ígræddum frumum enda hafa þær sama genamengi og sjúk- lingurinn sjálfur. Á seinustu árum hafa iPS-frumur verið búnar til úr afar mörgum sjúklingum og er aðgangur að upplýsingum þar að lútandi opinn.41 Mynd 2. iPS­frumur eru fjölhæfar stofnfrumur sem eru myndaðar með því að endur­ forrita líkamsfrumur, og þar með afsérhæfa þær. iPS­frumur hafa þann kost fram yfir stofnfrumur úr fósturvísum (hES­frumur) að þær hafa sama genamengi og líkams­ frumur þess einstaklings sem lífsýni hefur verið tekið úr. Þær eru því mjög gagnleg uppspretta fyrir læknavísindin. Viðgerð á tilteknu geni sem orsakar sjúkdóm er möguleg í iPS­frumum sem síðan yrðu sérhæfðar í þá tilteknu frumugerð sem er óstarfhæf í sjúk­ lingi og notaðar í ígræðslu. Einnig má nota iPS­frumur úr sjúklingum til að skilja betur sameindafræðilega ferla sjúkdómsins. Lyfjaprófanir eru þegar gerðar á iPS­frumum sjúklinga. Y F I R L I T S G R E I N
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64

x

Læknablaðið

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Læknablaðið
https://timarit.is/publication/986

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.