Idi na sadržaj

Ćelijska potencija

S Wikipedije, slobodne enciklopedije

Ćelijska potentnost ili potencija, jest sposobnost ćelije da se diferencira u druge tipove ćelija.[1][2] U što više tipova ćelija se može diferencirati, veća joj je sposobnost potentnosti. Potentnost se također objašnjava kao potencijal za aktivaciju neaktivnih ćelijskih gena, koji počinje stanjem totipotentnosti, gdje ćelija ima najveću potentnost, pluripotentnost, multipotentnost, oligopotentnost, i napokon, unipotentnost.

Pluripotentne, embrionske matične ćelije potiču od unutrašnje ćelijske mase u blastocistu. Ove matične ćelije mogu se diferencirati u bilo koje tkivo u tijelu, osim posteljice. Samo ćelije morule su totipotentne, sposobne postati sva tkiva i posteljica.

Totipotentnost[uredi | uredi izvor]

Totipotentnost (od lat. totus – u potpunosti + potens – imati moć, snagu, sposobnost) je sposobnost jedne ćelije da se dijeli i proizvede sve diferencirane ćelije u tijelu. Spore i zigoti su primjeri totipotentnih stanica.[3]

Totipotentna ćelija ima najveći diferencijacijski potencijal.

Potpuno diferencirana ćelijaa može se vratiti u stanje totipotentnosti.[4] Takva pretvorba je zamršena i nije do kraja razjašnjena, pa je tema i novijih istraživanja. Studije u 2011. pokazale su da ćelije ne prelaze u totipotentno stanje, već u kompleksnu ćelijsku varijaciju totipotentnosti.[5] Matične ćelije slične totipotentnim blastomerama iz dvoćelijskog stupnja embrionskog razvoja mogu se spontano pojaviti u laboratorijski uzgojenim kulturama matičnih ćelija embriona.[6][7] a također se može inducirati povećano pojavljivanje in vitro, putem smanjivanja aktivnosti hromatinskog lanca u CAF-1.[8]

Nastajanje totipotentnih ćelija može se opisati modelom ljudskog razvoja.[9] Čovječji razvoj počinje kad spermatozoid oplodi jajnu ćeliju, a iz nje se razvije jedna totipotentna ćelija, zigot.[10] U prvih nekoliko sati nakon oplodnje, zigot se mitotski dijeli (brazda) na jednake totipotentne ćelije, koje se kasnije mogu razviti u bilo koji od tri zametna listića (endoderm, mezoderm ili ektoderm). Nakon postizanja faze sa 16 ćelija (morula), totipotentne ćelije počinju se diferencirati: jedan dio postaje unutrašnja ćelojska masa blastociste, a drugi trofoblasti. Nakon oko četiri dana po oplodnji i nakon nekoliko ciklusa dioba, totipotentne ćelije počinju se specijalizirati. Unutrašnja ćelijska masa, izvor embrionskih matičnih ćelija, tada postaje pluripotentna.

Istraživanja na obloj glisti Caenorhabditis elegans pokazuju kako različiti mehanizmi, uključujući regulaciju RNK, mogu imati ulogu u održavanju totipotentnosti u različitim fazama razvoja nekih vrsta.[11] Rad s zebricama i sisarima svjedoči o daljnjoj interakciji između proteina koji vežu MikroRNK i RNK (RBP proteini) u određivanju razvojnih razlika.[12]

Seprtembra 2013., tim španskog Nacionalnog centra za istraživanje kancera (CRC) po prvi je put uspio je stimulrati mišje ćelije odraslih da se vrate u stanje embrionih matičnih stanica, čime su postigle totipotentnost.[13]

Pluripotentnost[uredi | uredi izvor]

Matične ćelije ljudskog embriiona.
Gore: nediferencirane kolonije. Dolje: Neuronska sestrinska ćelija

U ćelijskoj biologiji, pluripotentnost (od lat. plurimusvrlo mnogo + potensimati moć, snagu, sposobnost)[14] odnosi se na matičnu ćeliju sa sposobnošću diferencijacije u bilo koji od tri zametna listića.[15] Međutim, ćelijska pluripotentnost ima više stadija, u rasponu od potpuno pluripotentnih ćelija, koje mogu formirati svaku ćeliju embrija, naprimjer, embrionske matične ćelije, i inducirane pluripotentne matične ćelije, do nepotpuno ili djelimično pluripotentnih, koje mogu stvarati tri zametna listića ali nemaju sve karakteristike potpuno pluripotentnih stanica.

Inducirana pluripotentnost[uredi | uredi izvor]

Inducirane pluripotentne matične ćelije, skraćeno iPS s ili iPSC ćelije (eng. Induced Pluripotent Stem Cells) spadaju u tip pluripotentnih matičnih ćelija, vještački dobijenih iz ne-pluripotentnih ćelija, poput somatske čelije odraslih, podsticanjem prisilne ekspresije određenih gena i transkripcijskih faktora.[16] Transkripcijski faktorii imaju ključnu ulogu u određivanju statusa tih ćelija i dokazuju da somatske ćelije sadrže iste genetičke informacije kao i rane embrionske.[17] Sposobnost podsticanja ćelija u pluripotentno stanje prvi je put izvedeno 2006., pomoću mišjih fibroblasta i četiri transkripcijska faktora: Oct4, Sox2, Klf4 i c-Myc;[18] ovaj metod, zvani reprogramiranje, donijela je Shini Yamanaki i Johnu Gurdonu Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu 2012.[19]

Još u 2007. godini uspješno su inducirane ljudske ćelije iPSC iz fibroblasta kože čovjeka s pomoću tehnika sličnih onima koje su se koristile za indukciju mišjih ćelija.[20] Ljudske inducirane ćelije pokazuju slične osobine kao i embrionske matične ćelije (EMS), ali ne zahtijevaju korištenje embriona. Neke od sličnosti između EMS i iPSC uključuju pluripotentnost, morfologiju, sposobnost regeneracije, osobinu koja implicira da se ćelie mogu zauvijek dijeliti i obnavljati, i ekspresija gena.[21]

Multipotentnost[uredi | uredi izvor]

Hematopoetske matične ćelije primjer su multipotentnosti. Kada sediferenciraju u mijeloidne ili limfoidne progenitorske ćelije, gube učinkovitost i postaju oligopotentne, sa sposobnošću da postane svaka ćelija sopstvene loze.

Multipotentnost opisuje progenitorske ćelije, koje imaju potencijal za aktivaciju gena koji im daju sposobnost da se diferenciraju u brojne, ali ograničene tipove ćelija. Naprimjer, multipotentna krvna matična ćelija zove se hematopoetska ćelija koja imože se diferencirati u nekoliko tipova krvnih ćelija, kao što su limfociti, neutrofili, monociti ili sl., ali ne mogu se diferencirati u moždane, koštane ili druge ćelije, koje nisu krvne.

Novijaa istraživanja vezana uz multipotentnost ukazuju na to da multipotentne ćelije mogu biti sposobne za transformaciju u nepovezane tipove ćelija. U jednom slučaju, fibroblasti su se pretvorili u funkcionalne neurone.[22] U drugom slučaju, ljudske krvne matične ćelijei u pupčanoj vrpci pretvorene su u ljudske neurone.[23] istraživanje se također fokusira na pretvaranje multipotentnih u pluripotentne ćelije.[24]

Multipotentne ćelije nalaze se u mnogim, ali ne svim tipovima ljudskih ćelija. Multipotentne ćelije nađene su u pupčanoj krvi,[25] masnom tkivu,[26] srčanim ćelijama,[27]koštanoj srži i mezenhimnim matičnim ćelijama (MSC) u trećim kutnjacima (umnjacima).[28]

Oligopotentnost[uredi | uredi izvor]

U citologiji, oligopotentnost je sposobnost progenitorskih ćelija da se diferenciraju u nekoliko tipova ćelija. To je stupanj potentnosti. Primjeri oligopotentnih matičnih ćelija su limfoidne ili mijeloidne matične ćelije.[29]

Limfoidne ćelije mogu postati različite ili istotipske krvne ćelije, kao št su B– ili T-limfocit]]i (bijele krvne ćelije), ali ne mogu postati drugi tip krvne ćelije, poput crvenih krvnih ćelija.[30] Primjeri progenitorskih ćelija su vaskularne matične ćelije koje imaju sposobnost pretvaranja u endotelne ili ćelije glatkih mišića.

Unipotentnost[uredi | uredi izvor]

U ćelijskoj biologiji, unipotentna ćelija je mogućnost da je jedna matična ćelija u stanju da se diferencira u samo jednan tip čelija. Još je nejasno postoje li unipotentne matične ćelije. Hepatoblasti, koji se diferenciraju u hepatocite (koje čine najveći dio jetre) ili holangiociti (epitelne ćelije žučnih sudova), su bipotentne.[31] Bliski sinonim unipotentne ćelije je prekursorska ćelija.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Hans R. Schöler (2007). "The Potential of Stem Cells: An Inventory". In Nikolaus Knoepffler; Dagmar Schipanski; Stefan Lorenz Sorgner. Human biotechnology as Social Challenge. Ashgate Publishing, Ltd. p. 28. ISBN 978-0-7546-5755-2.
  2. ^ "Stem Cell School: Glossary". Arhivirano s originala, 30. 10. 2014. Pristupljeno 12. 8. 2021.
  3. ^ Mitalipov S, Wolf D (2009). "Totipotency, pluripotency and nuclear reprogramming". Advances in Biochemical Engineering & Biotechnology. 114: 185–99. Bibcode:2009esc..book..185M. doi:10.1007/10_2008_45. ISBN 978-3-540-88805-5. PMC 2752493. PMID 19343304.
  4. ^ Western P (2009). "Foetal germ cells: striking the balance between pluripotency and differentiation". Int. J. Dev. Biol. 53 (2–3): 393–409. doi:10.1387/ijdb.082671pw. PMID 19412894.
  5. ^ Sugimoto K, Gordon SP, Meyerowitz EM (april 2011). "Regeneration in plants and animals: dedifferentiation, transdifferentiation, or just differentiation?". Trends Cell Biol. 21 (4): 212–8. doi:10.1016/j.tcb.2010.12.004. PMID 21236679.
  6. ^ Macfarlan T.S.; Gifford W.D.; Driscoll S.; Lettieri K.; Rowe H.M.; Bonanomi D.; Firth A.; Singer O.; Trono D.; Pfaff S.L. (2012). "Embryonic stem cell potency fluctuates with endogenous retrovirus activity". Nature. 487: 57–63. doi:10.1038/nature11244. PMC 3395470. PMID 22722858.
  7. ^ Morgani S.M.; Canham M.A.; Nichols J.; Sharov A.A.; Migueles R.P.; Ko M.S.; Brickman J.M. (2013). "Totipotent Embryonic Stem Cells Arise in Ground-State Culture Conditions". Cell Rep. 3: 1945–1957. doi:10.1016/j.celrep.2013.04.034. PMC 3701323. PMID 23746443.
  8. ^ Ishiuchi T.; Enriquez-Gasca R.; Mizutani E.; Boskovic A.; Ziegler-Birling C.; Rodriguez-Terrones D.; Wakayama T.; Vaquerizas J.M.; Torres-Padilla M.E. (2015). "Early embryonic-like cells are induced by downregulating replication dependent chromatin assembly". Nat Struct Mol Biol. 22 (9): 662–671. doi:10.1038/nsmb.3066. PMID 26237512.
  9. ^ Seydoux G, Braun RE (decembar 2006). "Pathway to totipotency: lessons from germ cells". Cell. 127 (5): 891–904. doi:10.1016/j.cell.2006.11.016. PMID 17129777.
  10. ^ Asch R, Simerly C, Ord T, Ord VA, Schatten G (juli 1995). "The stages at which human fertilization arrests: microtubule and chromosome configurations in inseminated oocytes which failed to complete fertilization and development in humans". Hum. Reprod. 10 (7): 1897–906. PMID 8583008.
  11. ^ Ciosk, R.; Depalma, Michael; Priess, James R. (10. 2. 2006). "Translational Regulators Maintain Totipotency in the Caenorhabditis elegans Germline". Science. 311 (5762): 851–853. Bibcode:2006Sci...311..851C. doi:10.1126/science.1122491. PMID 16469927.
  12. ^ Kedde M, Agami R (april 2008). "Interplay between microRNAs and RNA-binding proteins determines developmental processes". Cell Cycle. 7 (7): 899–903. doi:10.4161/cc.7.7.5644. PMID 18414021.
  13. ^ Serrano, Manuel (11. 9. 2013). "Study published in Nature is another step towards regenerative medicine" (PDF). cnio.es. Arhivirano s originala (PDF), 14. 12. 2013. Pristupljeno 11. 12. 2013.
  14. ^ "Biology Online". Biology-Online.org. Pristupljeno 25. 4. 2013.
  15. ^ Binder, Marc D.; Hirokawa, Nobutaka; Uwe Windhorst, eds. (2009). Encyclopedia of neuroscience. Berlin: Springer|isbn=978-3540237358|978-3540237358}}
  16. ^ Baker, Monya (6. 12. 2007). "Adult cells reprogrammed to pluripotency, without tumors". Nature Reports Stem Cells. doi:10.1038/stemcells.2007.124.
  17. ^ Stadtfeld, M.; Hochedlinger, K. (15. 10. 2010). "Induced pluripotency: history, mechanisms, and applications". Genes & Development. 24 (20): 2239–2263. doi:10.1101/gad.1963910.
  18. ^ Takahashi, Kazutoshi; Yamanaka, Shinya (august 2006). "Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors". Cell. 126 (4): 663–676. doi:10.1016/j.cell.2006.07.024. PMID 16904174.
  19. ^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012".
  20. ^ Takahashi, Kazutoshi; Tanabe, Koji; Ohnuki, Mari; Narita, Megumi; Ichisaka, Tomoko; Tomoda, Kiichiro; Yamanaka, Shinya (1. 11. 2007). "Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors". Cell. 131 (5): 861–872. doi:10.1016/j.cell.2007.11.019. PMID 18035408.
  21. ^ Liang, Gaoyang; Zhang, Yi (18. 12. 2012). "Embryonic stem cell and induced pluripotent stem cell: an epigenetic perspective". Cell Research. 23 (1): 49–69. doi:10.1038/cr.2012.175. PMC 3541668. PMID 23247625.
  22. ^ Šablon:Cite joural
  23. ^ Giorgetti A, Marchetto MC, Li M, Yu D, Fazzina R, Mu Y, Adamo A, Paramonov I, Cardoso JC, Monasterio MB, Bardy C, Cassiani-Ingoni R, Liu GH, Gage FH, Izpisua Belmonte JC (2012). "Cord blood-derived neuronal cells by ectopic expression of Sox2 and c-Myc". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109 (31): 12556–61. doi:10.1073/pnas.1209523109. PMC 3412010. PMID 22814375.
  24. ^ Guan K, Nayernia K, Maier LS, Wagner S, Dressel R, Lee JH, Nolte J, Wolf F, Li M, Engel W, Hasenfuss G (2006). "Pluripotency of spermatogonial stem cells from adult mouse testis". Nature. 440 (7088): 1199–203. doi:10.1038/nature04697. PMID 16565704.
  25. ^ Yong Zhao; Theodore Mazzone (Dec 2010). "Human cord blood stem cells and the journey to a cure for type 1 diabetes". Autoimmun Rev. 10 (2): 103–107. doi:10.1016/j.autrev.2010.08.011. PMID 20728583.
  26. ^ Tallone T; Realini C; Böhmler A (april 2011). "Adult human adipose tissue contains several types of multipotent cells". J Cardiovasc Transl Res. 4 (2): 200–10. doi:10.1007/s12265-011-9257-3. PMID 21327755.
  27. ^ Beltrami AP; Barlucchi L; Torella D (septembar 2003). "Adult cardiac stem cells are multipotent and support myocardial regeneration". Cell. 114 (6): 763–76. doi:10.1016/S0092-8674(03)00687-1. PMID 14505575.
  28. ^ Ohgushi H, Arima N, Taketani T (decembar 2011). "[Regenerative therapy using allogeneic mesenchymal stem cells]". Nippon Rinsho (jezik: Japanese). 69 (12): 2121–7. PMID 22242308.CS1 održavanje: nepoznati jezik (link)
  29. ^ Hans R. Schöler (2007). "The Potential of Stem Cells: An Inventory". u Nikolaus Knoepffler; Dagmar Schipanski; Stefan Lorenz Sorgner (ured.). Human biotechnology as Social Challenge. Ashgate Publishing, Ltd. str. 28. ISBN 978-0-7546-5755-2.
  30. ^ Ibelgaufts, Horst. "Cytokines & Cells Online Pathfinder Encyclopedia". Pristupljeno 25. 4. 2013.
  31. ^ "hepatoblast differentiation". GONUTS.