Cellepotens

Frå Wikipedia – det frie oppslagsverket
Hopp til navigering Hopp til søk
Pluripotente, embryonale stamceller oppstår frå den indre massen i blastocystar. Desse stamcellene kan omdanne seg til alle vevstypane i kroppen, med unntak av morkakeceller. Berre morulacellene er totipotente, og er difor i stand til å verte både vev og morkake.

Cellepotens eller potens er evna ei celle har til å differensiere (omdanne) seg til andre celletypar.[1][2] Dess fleire celler den kan differensiele til, di større potens. Potens er òg skildra som potensialet for genaktivering inni ei celle, som i eit kontinuum byrjar med totipotens for å peike ut cella med høgast differensieringspotensial, etterfulgt av pluripotens, multipotens, oligopotens og til slutt unipotens. Potens kjem frå det latinske ordet potens som tydar «å ha makt».

Totipotens[endre | endre wikiteksten]

Totipotens er evna enkeltceller har til å dele seg og produsere alle dei differensierte cellene i ein organisme. Sporer og zygotar er dømer på totipotente celler.[3] I spekteret for cellepotens så representerer totipotens den cella med høgast differensieringspotensiale. Toti kjem frå latin totus som tydar «i sin heilskap».

Det er mogleg for ei fullt differensiert celle å returnere til sin totipotente tilstand.[4] Denne omdanninga, som er kompleks og dårleg forstått, har nylig vore forska på. Forsking frå 2011 viste mellom anna at cellene kanskje ikkje er i stand til å differensiere til ei totipotent celle, men at dei i staden vert omdanna til ein «kompleks cellevariant» av totipotens.[5]

Den menneskelege utviklingsmodellen kan brukast for å skildre korleis totipotente celler oppstår.[6] Utviklinga byrjar når ei spermie frævar eit egg, og det fræva egget skapar ei totipotent celle, ein zygote.[7] I dei fyrste timane etter frævinga vil zygoten byrje å dele seg til identiske totipotente celler, som seinare kan utvikle seg til eit av dei tre kimblada i menneske (entoderm, mesoderm eller ektoderm), og til celler i cytotrofoblastlaget eller syncytiotrofoblastlaget i morkaka. Etter å ha nådd 16-cellestadiet byrjar dei totipotente cellene i morula å differensiere til celler som til slutt vil verte anten den indre cellemassen i blastocysten, eller dei ytre trofoblastane. Omkring fire dagar etter frævinga og etter fleire syklar av celledeling vil dei totipotente cellene byrje å spesialisere seg. Den indre cellemassen, kjelda til dei embryonale stamcellene, vert pluripotent.

Forsking på Caenorhabditis elegans tydar på at fleire mekanismar, inkludert RNA-regulering, kan spele ei rolle i å oppretthalde totipotensen ved ulike utviklingsstadier i somme artar.[8] Forsking på sebrafisk og pattedyr tydar på eit samspel mellom miRNA og RNA-bindande protein (RBP) ved determinering av ulikskapar i utvikling.[9]

I september 2013 klarte ei gruppe forskarar ved Spanish national Cancer Research Centre å få vaksne museceller til å omdanne visse karakteristikkar slik at dei likna på dei i embryonale stamceller, og er difor dei fyrste som har oppnådd totipotens.[10]

Pluripotens[endre | endre wikiteksten]

A: Humane embryonale stamceller (cellekoloniar som ikkje enno er differensierte).
B: Nerveceller
Hovudartikkelen for dette emnet er Stamcelle.

I cellebiologi visar pluripotens (frå latin plurimus som tydar «veldig mange», og potens som tydar «å ha makt)[11] til ei stamcelle som har potensiale til å differensiere til ein av dei tre kimblada: entoderm (indre mageslimhinne, mage-tarmkanalen, lungene), mesoderm (musklar, blod, urogenitalsystem) eller ektoderm (epiderm og nervesystem).[12] Pluripotens er likevel eit kontinuum som strekker seg frå fullstendig pluripotente celler som kan forme alle celletypar, til dømes embryonale stamceller og induserte pluripotente stamceller, til dei ufullstendige eller delvis pluripotente cellene som kan forme celler i alle kimlaga, men som kanskje ikkje utviser alle kjenneteikna ved ei pluripotent celle.

Indusert pluripotens[endre | endre wikiteksten]

Hovudartikkelen for dette emnet er Indusert pluripotent stamcelle.

Induserte pluripotente stamceller, ofte forkorta iPS eller iPSC, er ein form for pluripotente stamceller som er kunstig derivert frå ei ikkje-pluripotent celle, ofte ei vaksen somatisk celle, ved å indusere eit «kraftfullt» uttrykk på visse gen og transkripsjonsfaktorar.[13] Desse transkripsjonsfaktorane spelar ei viktig rolle i å avgjere tilstanden til cellene, og kastar ljos over det faktum at dei somatiske cellene ikkje tek vare på den same genetiske informasjonen som tidlege embryonale celler.[14] Evna til å føre celler inn i ein pluripotent tilstand vart banebrytande i 2006, etter forsøk med fibroblastar frå mus, og fire transkripsjonsfaktorar — Oct4, Sox2, Klf4 og c-Myc;[15] denne teknikken vert kalla reprogrammering og gjorde Shinya Yamanaka og John Gordon til nobelprisvinnarar i fysiologi og medisin i 2012.[16] Dette vart fulgt i 2007 av ein vellukka induksjon av menneskeleg iPSC som var henta frå dermale fibroblastar i menneske ved å bruke liknande metodar som for mus.[17] Dei induserte cellene utvisar liknande trekk som dei embryonale stamcellene (ESC), men krev ikkje bruken av eit foster. Nokre av likskapane mellom ESC og iPSC inkluderer pluripotens, morfologi, evna til sjølvfornying, genuttrykking, og eit trekk som tydar på at dei kan dele seg og replikere ut i æva.[18]

Ein trur òg at epigenetiske faktorar spelar ei rolle i reprogrammeringa av somatiske celler for å indusere pluripotens. Det har vore teorisert om at visse epigenetiske faktorar kanskje jobbar for å fjerne dei originale epigenetiske markørane for å tileigne seg dei nye epigenetiske markørane som er del av prossesen med å nå ein pluripotent tilstand. Kromatin vert også omorganisert i induserte pluripotente stamceller, og endar opp med å te seg slik som dei gjer i embryonale stamceller, ved å vere mindre samandregne og difor meir tilgjengelege og autonome. Modifikasjonar av eukromatin er òg vanleg, og er i samsvar med tilstanden til eukromatinet i embryonale stamceller.[18]

På grunn av sin likskap til ESC, så er iPSC av stor interesse i medisin og forsking. iPSC kan potensielt ha dei same terapøytiske implikasjonane og applikasjonane som ESC, men utan den kontroversielle bruken av foster, som er eit stort tema i bioetisk debatt. Den induserte pluripotensen frå somatiske celler til udifferensierte iPS-celler vart oprinneleg hylla som slutten av den kontroversielle bruken av embryonale stamceller. iPS-celler viste seg å vere potensielt karsinogene, og på trass av framskritta vart dei aldri godkjent for kliniske testar i USA.[13] Tilbakeslag som til dømes dårleg replikasjonsrate og tidleg aldring har òg dukka opp ved bruk av iPS-celler,[19] noko som hindrar ei eventuell erstatning av embryonale stamceller.

Det vart òg stadfesta at dei somatiske uttrykka, kombinert med transkripsjonsfaktorar, kunne verke direkte på induksjonen av andre definerte skjebner blant somatiske celler (transdifferensiering); forskarar identifiserte tre nevralt slektslinje-spesifikke transkripsjonsfaktorar som kunne omdanne fibroblastar (hudceller) frå mus til fullt funksjonelle nerveceller.[20] Dette resultatet utfordrar den terminale naturen ved celledifferensiering, og integriteten av å oppretthalde slektslinjer; dette tilseier at med dei rette verktya, så er i praksis alle celler totipotente, og difor i stand til å danne alle vevstypar.

Nokre av moglegheitane for medisinsk bruk av iPS-celler frå pasientar er at dei kan brukast i celle- eller vevstransplantasjonar, utan risiko for avvising, noko som er veldig vanleg. iPS-celler kan potensielt byte ut upassande dyremodellar og in vitro-modellar som i dag vert bruka i forsking.[21]

Multipotens[endre | endre wikiteksten]

Hematopoetiske stamceller er dømer på multipotens. Når dei differensierar til myeloide eller lymfoide progenitorceller, så mistar dei potensen og blir til oligopotente celler med evne til å gje opphav til alle celler i si eigen stamcellelinje.
Hovudartikkelen for dette emnet er Progenitorcelle.

Multipotens skildrar progenitorceller som har potensiale til å differensiere til fleire ulike, men avgrensa, celletypar. Ei multipotent blodstamcelle er døme på ei hematopoetisk celle — denne celletypen kan differensiere til fleire ulike blodcelletypar, til dømes lymfocyttar, monocyttar, nøytrofilar og så bortetter, men kan ikkje differensiere til hjerneceller, beinceller eller andre ikkje-blodcelletypar.

Ny forsking tydar på at multipotente celler kan vere i stand til å omdanne seg til urelaterte celletypar. Ved éitt høve vart fibroblastar omdanna til funksjonelle nerveceller.[20] Ved eit anna høve vart menneskelege navlestreng-stamceller omdanna til menneskelege nerveceller.[22] Forsking fokuserar òg på å omdanne multipotente celler til pluripotente celler.[23]

Multipotente celler finst i mange, men ikkje alle humane (menneskelege) celletypar. Multipotente celler har vore oppdaga i feittvev,[24] hjerteceller,[25] beinmerg og mesenkymale stamceller (MSC) som finst i tredje molar (visdomstann).[26]

Mesenkymale stamceller kan vise seg å vere ei god og påliteleg kjelde til stamceller fordi dei er lett tilgjengeleg i visdomstenner hjå åtte- til tiåringar. Dei kan differensiere til osteoblastar, kondrocyttar og adipocyttar.[27]

Oligopotens[endre | endre wikiteksten]

Oligopotens er den evna progenitorceller har til å differensiere til nokre få celletypar. Det er ei viss grad av potens. Dømer på oligopotente stamceller er lymfoide og myeloide stamceller.[1] Lymfoide celler kan gje opphav til ulike blodceller som til dømes B- og T-celler, men ikkje til andre blodcelletypar, som til dømes raude eller kvite blodlekamar.[28] Dømer på progenitorceller er hematopoetiske stamceller som har evna til å verte både endotele eller glatte muskelceller.

Unipotens[endre | endre wikiteksten]

Hovudartikkelen for dette emnet er Forlauparcelle.

Ei unipotent celle er i cellebiologien konseptet om at ei stamcelle berre har evna til å differensiere til éin celletype. Det er usikkert om det finst unipotente celler. Hepatoblastar, som differensierer til hepatocyttar (som utgjer storparten av leveren) eller kolangiocyttar (epitelceller i gallegangen), er bipotente.[29] Eit nært synonym til unipotent celle er forlauparcelle (prekursorcelle).

Sjå òg[endre | endre wikiteksten]

Kjelder[endre | endre wikiteksten]

Wikipedia på engelsk oppgav desse kjeldene:
  1. 1,0 1,1 Hans R. Schöler (2007). «The Potential of Stem Cells: An Inventory». I Nikolaus Knoepffler, Dagmar Schipanski, and Stefan Lorenz Sorgner. Human biotechnology as Social Challenge. Ashgate Publishing, Ltd. s. 28. ISBN 978-0-7546-5755-2. 
  2. «Stem Cell School: Glossary». 
  3. Mitalipov S, Wolf D; Wolf (2009). «Totipotency, pluripotency and nuclear reprogramming». Advances in Biochemical Engineering & Biotechnology 114: 185–99. ISBN 978-3-540-88805-5. 
  4. Western P (2009). «Foetal germ cells: striking the balance between pluripotency and differentiation». Int. J. Dev. Biol. 53 (2–3): 393–409. 
  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. 
  6. Seydoux G, Braun RE (Desember 2006). «Pathway to totipotency: lessons from germ cells». Cell 127 (5): 891–904. 
  7. 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. 
  8. Ciosk, R.; Depalma, Michael; Priess, James R. (10 februar 2006). «Translational Regulators Maintain Totipotency in the Caenorhabditis elegans Germline». Science 311 (5762): 851–853. 
  9. Kedde M, Agami R (April 2008). «Interplay between microRNAs and RNA-binding proteins determines developmental processes». Cell Cycle 7 (7): 899–903. 
  10. Serrano, Manuel (11. september 2013). «Study published in Nature is another step towards regenerative medicine» (PDF). cnio.es. Henta 11. desember 2013. 
  11. «Biology Online». Biology-Online.org. Henta 25. april 2013. 
  12. Binder, Marc D.; Hirokawa, Nobutaka; Uwe Windhorst, red. (2009). Encyclopedia of neuroscience. Berlin: Springer. ISBN 978-3540237358. 
  13. 13,0 13,1 Baker, Monya (6. desember 2007). «Adult cells reprogrammed to pluripotency, without tumors». Nature Reports Stem Cells. 
  14. Stadtfeld, M.; Hochedlinger, K. (15. oktober 2010). «Induced pluripotency: history, mechanisms, and applications». Genes & Development 24 (20): 2239–2263. 
  15. 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. 
  16. "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2013. Web. Henta 28. november 2013.
  17. Takahashi, Kazutoshi; Tanabe, Koji; Ohnuki, Mari; Narita, Megumi; Ichisaka, Tomoko; Tomoda, Kiichiro; Yamanaka, Shinya (1 November 2007). «Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors». Cell 131 (5): 861–872. 
  18. 18,0 18,1 Liang, Gaoyang; Zhang, Yi (18. desember 2012). «Embryonic stem cell and induced pluripotent stem cell: an epigenetic perspective». Cell Research 23 (1): 49–69. 
  19. Choi, Charles. «Cell-Off: Induced Pluripotent Stem Cells Fall Short of Potential Found in Embryonic Version». Scientific American. Henta 25. april 2013. 
  20. 20,0 20,1 Vierbuchen T; Wernig M; et al. (Februar 2010). «Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors». Nature 463 (7284): 1035–41. 
  21. Park, IH; Lerou, PH; Zhao, R; Huo, H; Daley, GQ (2008). «Generation of human-induced pluripotent stem cells.». Nature protocols 3 (7): 1180–6. 
  22. Giorgetti A; Marchetto MC; Li M; et al. (Juli 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. 
  23. Guan K; Nayernia K; Maier LS; et al. (April 2006). «Pluripotency of spermatogonial stem cells from adult mouse testis». Nature 440 (7088): 1199–203. 
  24. Tallone T; Realini C; Böhmler A; et al. (April 2011). «Adult human adipose tissue contains several types of multipotent cells». J Cardiovasc Transl Res 4 (2): 200–10. 
  25. Beltrami AP; Barlucchi L; Torella D; et al. (September 2003). «Adult cardiac stem cells are multipotent and support myocardial regeneration». Cell 114 (6): 763–76. 
  26. Ohgushi H, Arima N, Taketani T (Desember 2011). «[Regenerative therapy using allogeneic mesenchymal stem cells]». Nippon Rinsho (på Japanese) 69 (12): 2121–7. 
  27. Uccelli, Antonio; Moretta, Pistoia (September 2008). «Mesenchymal stem cells in health and disease». Nature Reviews 8 (9): 726–36. 
  28. Ibelgaufts, Horst. «Cytokines & Cells Online Pathfinder Encyclopedia». Henta 25. april 2013. 
  29. «hepatoblast differentiation». GONUTS.