Molekuláris Medicina

Molekuláris Medicina

Molekuláris Medicina Őssejt terápia Génterápia Tumor terápia Immunterápia Egyéb terápiák Vakcinák Genetikai diagnosztika Orvosi genomika Terápiák Diagnosztikák

Orvostudomány: régi vágy a sérült szövetek pótlása 1

2

3 - minden sejttípus kialakulhat belőle zigóta és 8 sejtes állapotú embrió zigóta belső sejttömeg - bármilyen sejttípus kialakulhat, kivéve az embrió táplálását végző (trofoblaszt) szövetek blasztociszta belső sejttömeg trofoblaszt sejtek ES sejtek - csak néhány rokon sejttípus alakulhat ki felnőtt őssejtek progenitor sejtek szívizom progenitor sejtek - képesek osztódni, de csak saját magukkal megegyező sejttípust képesek létrehozni Nem őssejtek! (1) statikus sejtek (pl. fibroblaszt); (2) megújuló sejtek (hám) hámsejt - idegsejt, vázizomsejt, szívizomsejt: nem őssejtek! idegsejt

4 külső sejttömeg belső sejttömeg Hólyagcsíra (5-6 nap) Zigóta Bélcsíra (14-16 nap) ES sejtek endoderma mezoderma ektoderma Máj, tüdő, pankreász Izom, vérerek, csontvelő Bőr, idegrendszer

5 unipotens nem-osztódó zigóta: totipotens hámsejt neuron pigment sejt spermium petesejt ektoderma Csíravonal sejtek zigóta hólyagcsíra bélcsíra totipotens belső sejttömeg pluripotens multipotens agy szem vér máj mezoderma endoderma csontvelő bőr szívizom-, vázizom sejt vörösvértest alveoláris sejt pankreász sejt tubulus sejt simaizom sejt pajzsmirigy sejt izom

6 Agy Köldökzsinór vér Idegi őssejt Hematopoetikus őssejt gliasejtek idegsejtek vörösvértestek mezenchima vérlemezkék fehér vérsejtek sejtek

7

8 Ő Ő Ő Ő: felnőtt őssejt P: progenitor sejt Ő P D: differenciált sejt P P D D

9 2007 Egér őssejtek (1981) Martin Evans Gail R. Martin

10 In vitro megtermékenyítés Sejtmagátültetés sejtmag petesejt 5 napos embrió magnélküli petesejt donor mag Szöveti egyezőség! embrió csomó Robert G. Edwards, Az in vitro megtermékenyítés kidolgozásáért (2010) Es sejtek

11 Belső sejttömeg hólyagcsíra külső sejttömeg ES sejtek ektoderma mezoderma endoderma

12 zsírsejt belső sejttömeg idegsejt makrofág Hólyagcsíra (blasztociszta) tenyésztett ES sejtek simaizom sejt glia sejt 1. In vivo differenciálódás: közvetlenül a testbe ültetés 2. In vitro differenciálódás, majd a testbe ültetés

zigóta 13

14 Magi újraprogramozás (epigenetikai újraprogramozás: elkötelezettség elvesztése) Szomatikus sejtmag transzfer Személyre-szabott őssejtek

15 Egyszerűbb az újraprogramozás, mert nem túlságosan elkötelezettek, de nehezebb izolálni, mint pl. a hámsejtet Csíravonal sejtmag transzfer

Regeneratív Medicina

16 sperma petesejt In vitro fertilizáció zigóta morula blasztula ES sejtek Pluripotens őssejtek Differenciált sejtek Transzplantáció

17 Sejtmag a páciens egy sejtjéből petesejt Sejtmag transzfer zigóta morula blasztula ES sejtek Multipotens őssejtek Differenciált sejtek Transzplantáció

18 Hematopoetikus őssejt Sejtkultúrában sokszorozott őssejtek Transzplantáció Mieloid progenitor sejt Leukémiás beteg A beteg szervezetében Vérsejtek Multipotens sejtek (a potencia csökken) Vérképző őssejt

19 Hematopoetikus őssejtek differenciálódása vérképző őssejtek eritrocita eozinofil bazofil Mieloid progenitor sejt Hosszú-életű multipotens őssejt Sztrómális őssejt Megakariocita?? mesenchimális őssejt Rövid-életű multipotens őssejt T limfocita neutrofil Dendritikus sejt vérlemezkék Oszteoblaszt MAPC (multipotent adult progenitor cells) B limfocita Természetes ölősejt Limfoid progenitor sejt

Hematopoetikus őssejtek használata a gyógyászatban 20 (1) Csontvelő (1950-es évektől): az egyetlen bizonyítottan sikeres terápia - Betegségek gyógyítása: leukémia sarlósejtes vérszegénység immunhiányos betegségek csontvelő sérülések néhány anyagcsere rendellenesség - Kellemetlen beavatkozás - Sikeres terápia: ha a donor és recipiens genetikailag hasonló csontvelő (2) Köldökzsinór vér és (3) placenta vér (új felfedezés): - Használható: évtizedekkel később a donor személy vagy rokonok gyógyításához (4) Felnőtt vér: kevés az őssejt benne

21

22 Genetikai módosítás Hólyagcsíra Sima- és szívizomsejtek, endotél sejtek in vitro differenciálódás TRANSZPLANTÁCIÓ Szív progenitor sejtek TRANSZPLANTÁCIÓ, in vivo differenciálódás Szív (magzati vagy felnőtt) Sima- és szívizomsejtek, endotél sejtek

23 Égési sérülések: Hagyományos kezelés bőrátültetés nem sérült bőrfelületből. A siker titka: őssejtek találhatók közvetlenül az epidermisz alatt; de ha nem volt elegendő bőr, a páciens meghalhatott. 20 év óta bőr őssejtek tenyésztése Új őssejtek felfedezése bőr mélyebb rétegeiben és a szőrhagymákban epidermisz dermisz hipodermisz

Idegi őssejtek (NSC) - neurogenezis a felnőtt agyban 24 SVZ SVZ Szagló hagyma kisagy NSC NSC hippocampus Új idegsejtek kisagy hippocampus EMBERI AGY PATKÁNY AGY Anterio-laterális kamra subventrikuláris zónája (SVZ)

25 Parkinson kór - Azok az idegsejtek, amelyek a szükségtelen mozgásokat kiiktatják, degenerálódnak a substantia nigra-ban őssejtek beültetése eddig nem bizonyult sikeresnek

26 Gerincvelő sérülés Törött csont Gerincvelő sérülés

27 Mezey Éva Y kromoszóma

28 VÉRSEJTEK ZSÍRSEJT EPITÉL SEJT SZÍVIZOM NEURON GLIA SEJT Sztrómális (mezenchimális) őssejtek a csontvelőben

29 Sztrómális sejtek Mezenchimális őssejtek (MSC; sztrómális őssejtek): Csodavárás - Nem csupán szerkezeti funkció, hanem szerepet játszanak a szövetregenerációban is Forrásai: - Csontvelő, köldökzsinór vér, zsírszövet Kételyek: lehet, hogy a sztrómális sejtek csak fuzionálnak más sejtekkel és nem alakulnak át más sejttípusokká? MSC: mesenchymal stem cells = marrow stromal stem cells

30 a Sátán maga 5 napos embrió STOP

31 a Sátán maga Szingapur - Biopolis

Az első 24 órában hatályon kívül helyezte az Őssejt Törvényt 32

33 Alapkutatás: Orvosi kutatás: Orvostudomány: Knock-out állatok előállítása, sejtdifferenciálódás megértése Hatóanyagok tesztelése Gyógyítás: - Beteg egyének sejtjeinek tesztelése különféle terápiákra - Leukémia, Parkinson- és Alzheimer-kór, idegi sérülések, agyvérzés, szív- és cukorbetegség Tényleges alkalmazás: - Leukémia, bőrregeneráció, szívinfarktus

34 Egér ips sejtek (2005) Fibroblaszt sejtek átvitele tápláló sejtekre Transzformált sejt ips faktorokat kódoló gének bevitele retrovírus vektorral ips sejtek Shinya Yamanaka Bőr fibroblaszt sejtek Néhány sejt ips sejtekké alakul ipsc: induced Pluripotent Stem Cells

35 (1) Elit sejt elmélet: a sejtek kis hányada képes az újraprogramozódásra (2) Sztochasztikus modell: minden sejt képes átprogramozódni, de ez a folyamat kis gyakoriságú és véletlen

Mit és hogyan bevinni? 36 Nagy András Testi sejtek Újraprogramozó faktorok Integrálódó vírus Nem-integrálódó vektor Kivágódó vektor Fehérje Kis molekulák

Transzkripciós faktorok 37 Pluripotens sejt Multipotens sejt Differenciált sejt

(genetikusan megegyező ips sejtek) 38

Genetikai javítás (homológ rekombinációval) 39

40 Név Eredet Sajátságok Az őssejtek összehasonlítása Felnőtt őssejtek A felnőtt test különböző helyeiről + köldökzsinór vér Korlátozott differenciálódási potenciál. Sikeres kezelések néhány esetben ES sejtek (in vitro fertilizáció, IVF) In vitro megtermékenyítés hólyagcsíra ICM sejtjeiből Minden sejttípust képes produkálni Korlátok Nehéz izolálni Politikai és társadalmi ellenállás Veszélyek - Tumor sejtekké alakulhat ES sejtek (ősivarsejt) Embrió ősivarsejtjeiből Minden sejttípust képes produkálni Politikai és társadalmi ellenállás Tumor sejtekké alakulhat ES sejtek (sejtmagtranszfer Donor: differenciált sejt) Magnélküli petesejt + testi sejt magja Minden sejttípust képes produkálni Politikai és társadalmi ellenállás Tumor sejtekké alakulhat ES sejtek (sejtmagtranszfer Donor: embrionális ősivarsejt) Magnélküli petesejt + ősivarsejt magja Minden sejttípust képes produkálni Politikai és társadalmi ellenállás Tumor sejtekké alakulhat ips sejtek Felnőtt testi sejtek transzformálása transzkripciós faktor génekkel Minden sejttípust képes produkálni; Sejtek izolálása egyszerű Kis hatékonyság jelenleg Retrovírus génjei kifejeződnek (vannak nem-víruson alapuló technikák is)