Referat Celule Stem

8/6/2019 Referat Celule Stem

1/7

Modificri alepluripotenei celulelor

steminduse de mediul de cultur

Dezvoltarea se consider ca apare prin modificrisecveniale discrete ce apar n celulele

stem progenitoare. Aceste schimbri sunt asociate cu o pierdere a potenialului de linie n

vederea unei creteri a gradului de specificitate pn se ajunge la o celul difereniata; dar de-a

lungul anilor a devenit evident c aceste schimbri n soarta celular sunt orchestrate de

mecanisme epigenetice care duc la o inactivare a genelor asociate pluripotenei i la o activare

a genelor ce determin diferenierea celulei.

n 1957 Waddington sugera c, diferenierea celular este un proces unidirecional, dar

nu dup mult timp, au aprut dovezi ce contraziceau aceast ipotez i demonstrau

reversibilitatea procesului de difereniere celular; astfeln 1958 Gurdon a demonstrat c

transferul de nuclei din celule epiteliale intestinale de la mormoloci albinoi n ovociteslbatice

nefecundaterezult n dezvoltarea de broate albinoase adulte; aceeai tehnic, numit transfer

nuclear de celule somatice , a fost folosit i pentru a obine oaia Dolly i multe alte specii.

Natura factorilor prezeni n ovulele nefecundate capabili s remodeleze peisajul epigenetic al

unei celule complet difereniate la cel caracteristic unei celule pluripotente rmne ns

neelucidat. n afara ovocitelor, celulele germinale embrionare i celulele stem embrionare

prezint i ele factori ce pot reprograma nucleii celulelor somatice astfel nct fuziunea acestor

celule cu celule somatice determin formarea de hibrizi tetraploizi n care apar procese de

activare i inactivare a genelor de pe cromosomii somatici. Domeniul reprogramrii celulare a

fcut un mare pas nainte n anul 2006, cnd Takahashi i Yamanaka au demonstrat c

transferul retroviral al doar patru factori de transcripie (Oct4, Sox2, Klf4 si c-Myc) a determinat

transformarea celulelor somatice murine n celule similare celulelor stem embrionare, celulele

astfel obinute au fost numite celule stem pluripotente induse. ncepnd de la aceast reuit


2/7

numeroase tipuri celulare cu un grad diferit de maturizare au fost reprogramate la stagiul de

celule pluripotente printr-o combinaie similar de factori demonstrnd universalitatea acestui

proces. n urmtorii patru ani rolul i nevoia pentru diferii factori de transcripie a fost tot mai

mult elucidat i noi tehnici au fost elaborate pentru a genera celule stem pluripotente induse

fr integrare vectori. Cu toate c este clar c factorii de reprogramare trebuie s modifice

mecanismele epigenetice ce menin statusul difereniat al celulelor, mai este o lung cale pn

cnd s nelegem toate schimbrile epigenetice ce sunt necesare pentru o reprogramare

celulara complet. Dei o dedifereniere complet de la o celul somatic la o

celulpluripotent necesit introducerea unuia sau mai multori factori de transcripie,

existdovezi a unor reprogramri celulare ce pot fi realizate doar prin manipulri ale micro-

mediului de cultur.

Faptul c micro-mediul de cultur poate afecta peisajul epigenetic al celulelor stem

embrionare i al celulelor stem pluripotente induse a ctigat tot mai multa atenie. Obinerea

de celule stem embrionare din masa celular internnecesit o form de reprogramare

epigenetic astfel nct genele care determin un avantaj de cretere sfie stimulate iar genele

neeseniale pentru cultura in vitro s fie inactivate. Studiile recente au demonstrat c anumite

condiii specifice de cultur pot s modifice reversibil celulele stem epiblastice sau celule

primitive ectodermale n celule asemntoare celulelor stem embrionare din masa celular

internfr intervenia factorilor specifici ce produc modificri epigenetice sau modificri de

semnalizare celular.Hayashi a demonstrat c culturile de celulele stem embrionare de soarece

sunt heterogene i c pot adopta ntr-o manier reversibil aspectul de cultur de celule

epiblastice. Dei conversia unor celule cu caracteristici asemntoare celulelor din masa

celular intern n celule epiblastice abia evideniaz o evoluie celular de-a lungul unui traseu

motenit genetic, conversia celulelor dintr-un stadiu epiblastic la unul similar celulelor din masa

celular interna(IMC-like) reflect o dedifereniere ctre un stagiu de dezvoltare mai imatur.

Aceast interconversiune este influenat de factori de mediu ca i meninerea de celule IMC-

likeStella pozitive fr fibroblati embrionari de soareciceea ce conduce la blocarea celulelor

ntr-o stare de celule epiblastic-likeStella negative, blocare ce poate fi ndeprtat prin

reimplantarea celulelor n medii ce conin fibroblati embrionari. Consistent cu pierderea i


3/7

ctigul expresiei genei Stella acompaniat de schimbri n acetilarea histonelordar nu i n

metilarea ADN la nivelul locusuluiStella, adugarea de trichostatin A, un inhibitor al

deacetilazeihistonelor, convertete reversibil celulele la un stadiu Stella pozitiv IMC-like. Aceste

experimente demonstreaz clar c manipularea micro-mediului de cultur duce la o involuie

ctre un stadiu mai primitiv.

Celulele stem adulte au un potenial de difereniere mai restricionat dect celulele

stem embrionare i celulele stem pluripotente induse. n ultima decad o serie de studii

reportat o neateptat de mare poten a culturilor de celule stem postnatale. Iniial se credea

c aceste celule nu s-au format prin procese de reprogramare celular deoarece nici un

manipulator major nu a fost necesar pentru a obine celule cu poten diferit fa de populaia

din care au fost izolate. Prin urmare, s-a elaborat teoria conform creia aceste celule stem cu o

poten mai crescutau fost selectate n cultur din celule progenitoarespecifice existente la

nivelul esutului, ns incapacitatea de a izola celule cu un grad att de crescut de poten

direct din esutul somatic din care provin mpreun cu dovezile recente c reprogramarea

poate fi obinut prin factori bine definii, a schimbat perspectiva, devenind din ce n ce mai clar

faptul ca micro-mediul de cultur n care sunt meninute celulele stem postnatale, poate afecta

soarta acestora i s determine dediferenierea n unele cazuri pn la celule cu o poten

similar celulelor stem embrionare.

n 2004 Kanatsu-Shinohara a raportat pentru prima dat faptul c atunci cnd celulele

stem germinale din testicolul de oarece nou nscut sunt cultivate n prezena factorului de

cretere neurotrofic derivat din celule gliale, factorului de cretere fibroblastic 2, factorului de

cretere epidermal i LIF apar ocazional colonii cu morfologie caracteristic celulelor stem

embrionare la 4-7 sptmni de la iniierea culturii. Aceste colonii au putut fi meninute viabile

folosind condiii de cultur caracteristice celulelor stem embrionare multipotente i au fost

numite celule stem germinale multipotente. Eficiena generrii de celule stem germinale

multipotente a fost semnificant mrit la utilizarea de oareci cu gena p53 inactivat; aceasta a

fost fcuta n urma observaiilor obinute la reprogramarea celulelor adulte n celule stem

pluripotente induse care este stimulat la folosirea de celule cu gena p53 inactivat i este


4/7

inhibat la activarea genei. Mai mult, celulele stem germinale multipotente i pierd potenialul

spermatogonial, la compararea celulelor stem germinale multipotente cu celule stem germinale

acestea au suferit o tergere parial a tiparului androgenic tipic.

n anul 2008 Kanatsu-Shinohara demonstreaz c o singur celul derivat testicular poate

genera att celule stem germinale ct i celule multipotente germinale, dovedind astfel c o

celul angajat pe o singur linie celular poate s revin la un stadiu pluripotent, ns eficiena

acestor dediferenieri spontane era sczut. n 2009 Ko demonstreaz c celulele stem

germinale unipotente din testicolul adult dup 3-4 sptmni ntr-un micro-mediu de cultur

specific dau natere la colonii de celule ESC-like ce puteau fi inute n via n condiii

caracteristice celulelor embrionare.n 2008 Conrad a descris obinerea de celule cu proprieti

asemntoare celulelor sue embrionare din celule derivate din testicolul uman. Celulele adulte

din testicul au fost cultivate 4 zile n mediu knockout i GDNF, urmat de o preselecie cu CD49f

i o selecie a matricii cu laminin; dup 21-28 de zile celule stem germinale adulte apar n

cultur. Ca i celulele stem embrionare, celulele stem germinale adulte umane (haGSC) exprim

proteinele SSEA4, TRA1-60, TRA1-81, OCT4, NANOG i proteina SOX2 formnd corpi embrioizi i

teratoame. Cu toate acestea studiile au artat c expresia genelor OCT4, NANOG i SOX2 a fost

semnificant mai mic la haGSC dect n hESC datorit faptului c regiunile promotorii ale OCT4

i NANOG au fost doar parial demetilate n haGSC. Deoarece demetilarea acestor promotori

este un criteriu important al pluripotenei celulare se poate trage concluzia c celulele haGSC

au obinut doar un stadiu de reprogramare parial.Toate aceste studii sugereaz c celulele

stem germinale din testiculele de oarece pot fi convertite n celule ESC-like fr introducerea

de factori de reprogramare exogeni ci prin cultivarea celulelor n condiii in vitro specifice, ns

cu pstrarea unor diferene transcriptionale fa de celulele stem embrionare i fr inactivarea

complet a markerilor epigenetici androgeni.

Dei se credea c dezvoltarea survine prin modificri secveniale ireversibile ale celulelor

stem rezultnd n pierderea potenialului de linie i ctigarea de specificitate spre stadiul de

celule mature complet difereniate, devine din ce n ce mai clar c dediferenierea se poate

produce. Numeroase studii au demonstrat c dediferenierea poate fi obinut prin transfer de


5/7

nuclei de celule somatice sau factori de transcripie i n plus fa de aceste metode exist tot

mai multe dovezi ale dediferenierii celulare induse de modificri ale micromediului de cultur

n care sunt crescute celulele, ns mecanismele epigenetice implicate n aceste schimbri

necesitn continuare atenie pentru a le putea nelege pe deplin.

Bibliografie:

1. Meissner A. Epigenetic modifications in pluripotentanddifferentiatedcells. NatBiotechnol 2010; 28: 10791088. PubMed, Web of Science

2. Waddington CH. The strategy of thegenes. A discussion of someaspects oftheoreticalbiology. London: Allen andUnwin, 1957

3. Gurdon JB, Elsdale TR, Fischberg M. Sexually mature individuals ofXenopuslaevisfromthetransplantation of single somatic nuclei. Nature 1958; 182:6465.

4. Yamanaka S, Blau HM. Nuclear reprogrammingto a pluripotent statebythreeapproaches. Nature 2010; 465: 704712. PubMed, Web of Science

5. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/stem.v29.4/issuetoc


6/7

Modificri ale pluripotenei

celulelor stem induse de

mediul de cultur


7/7

Universitatea de Medicin i Farmacie Iuliu Haieganu Cluj Napoca

Havasi Andrei Dan

Facultatea de Medicina Generala An2 Seria 2 Grupa 1110.06.2011

Documents

Referat Celule Stem