Galvenā atšķirība - IPS šūnas pret embrionālajām cilmes šūnām
Ir vairāki cilmes šūnu veidi, ko var izmantot audu reģenerācijai audu inženierijā un brūču dzīšanai. Starp tiem embrionālās cilmes šūnas kalpo kā galvenie un vispiemērotākie cilmes šūnu veidi, jo tie ir dabiski pluripotenti. Pluripotence ir šūnas spēja diferencēties daudzos vai visos pieaugušo ķermeņa šūnu veidos. Cilvēka embrionālās cilmes šūnas spēj diferencēties vairāk nekā 200 specializētos šūnu tipos, kas atrodami cilvēkos. Tie ir izolēti no in vitro apaugļota embrija iekšējās šūnu masas, kas ir dažas dienas vecas, un tiek izmantotas audu inženierijā un slimību terapijā. Tomēr ētisku problēmu dēļ, kas saistītas ar embriju cilmes šūnām, zinātnieki mēģina izveidot mākslīgas pluripotentas cilmes šūnas in vitro, inducējot pieaugušo somatisko šūnu gēnu ekspresiju. Tās ir pazīstamas kā inducētās pluripotentās cilmes šūnas (IPS šūnas). Galvenā atšķirība starp IPS šūnām un embrionālajām cilmes šūnām ir tāda, ka inducētās pluripotentās cilmes šūnas ir pieaugušo somatiskās šūnas, kuras tiek ģenerētas un ģenētiski pārprogrammētas, lai tās darbotos kā embriju cilmes šūnas, un tās kļūst pluripotentas, savukārt embrionālās cilmes šūnas ir dabiski pluripotentas.
Kas ir IPS šūnas?
Inducētās pluripotentās cilmes šūnas (IPS šūnas) ir šūnas, kuras zinātnieki izstrādājuši, lai atdarinātu dabiskās pluripotentās cilmes šūnas, ko sauc par embrionālajām cilmes šūnām. Šīs šūnas laboratorijās tiek konstruētas in vitro apstākļos. Pieaugušo šūnu gēnu ekspresija tiek pārprogrammēta, lai izraisītu diferenciāciju inducētās pluripotentās cilmes šūnās. Tādējādi IPS šūnām ir tādas pašas īpašības kā embriju cilmes šūnām, piemēram, pašatjaunošanās, diferenciācija utt. Taču saskaņā ar literatūru un medicīnas ekspertiem IPS šūnas nav identiskas ES šūnām.
IPS šūnas 2006. gadā Kioto universitātē Japānā pirmo reizi konstruēja Shinya Yamanaka un komanda. Viņi izmantoja peles fibroblastus, lai radītu IPS šūnas, un gēni tiek piegādāti, izmantojot retrovīrusus kā vektorus. Otrkārt, IPS šūnas tika izstrādātas 2007. gadā, izmantojot cilvēka šūnas. Daudzi zinātnieki ģenerē IPS šūnas, kas ir gandrīz identiskas ES šūnām. Tomēr ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai šīs IPS šūnas droši un efektīvi izmantotu šūnu terapijā.
Fibroblastu pārprogrammēšanas procesā, lai izstrādātu IPS šūnas, ES šūnu gēnu indukcija un fibroblastu gēnu nomākšana jāveic rūpīgi un pareizi. Pretējā gadījumā iegūtās šūnas nedarbosies kā ES šūnas.
ES šūnām ir ētiski apsvērumi. IPS šūnas to var izvairīties. IPS šūnas ir viegli lietojamas salīdzinājumā ar ES šūnām. Tomēr IPS izstrādei ir daudz izaicinājumu, piemēram, zema efektivitāte, genoma ievietošana, nepilnīga pārprogrammēšana utt. Pastāv iespēja ieviest mutācijas kā radīšanas daļu. DNS metilēšana ir svarīgs notikums šūnās, lai ieslēgtu un izslēgtu gēnus, un tas regulē gēnu ekspresiju. Tas ir svarīgi IPS šūnu konstruēšanai arī ģenētiskās pārprogrammēšanas laikā. Līdz ar to ir jāaplūko ES šūnu metilēšanas modeļi un jāizstrādā tādi paši modeļi IPS šūnās, lai izveidotu pilnīgi identiskas IPS šūnas ar ES šūnām. Tikai IPS šūnas var droši un droši aizstāt ES šūnas pētniecībai un terapijai.
Šīs šūnas vēl netiek izmantotas cilvēku slimību terapijā. Tos joprojām izmanto izmēģinājumos ar dzīvniekiem. Tomēr viens no galvenajiem IPS šūnu izveides mērķiem ir izmantot tās Parkinsona slimniekiem un vēlāk audu veidošanai un daudzām sarežģītām slimību terapijām.
Attēls 01: Inducēts pluripotentu cilmes šūnu attīstības process
Kas ir embrionālās cilmes šūnas?
Embrionālās cilmes šūnas (ES šūnas) ir nediferencētas šūnas, kas atrodamas jaunattīstības embrija iekšējā šūnu masā. Viņiem piemīt spēja pašatjaunoties un diferencēties visos pieauguša cilvēka šūnu veidos. Tāpēc tās ir pazīstamas arī kā pluripotentās cilmes šūnas. Ātrās šūnu dalīšanās potenciāls padara tos piemērotus audu reģenerācijai un brūču dzīšanai. Embrionālās cilmes šūnas galvenokārt aug trīs primārajos dīgļu slāņos, piemēram, ektodermā, endodermā un mezodermā, kas vēlāk tiek diferencēti dažādos cilvēka ķermeņa šūnu tipos. Tāpēc ES šūnas kalpo kā vērtīgs līdzeklis reģeneratīvajā medicīnā.
ES šūnas tiek izolētas no in vitro apaugļotas olšūnas, kas tiek attīstīta par vairākas dienas vecu embriju. Ir svarīgi zināt, ka šo terminu “embrionālās cilmes šūnas” neizmanto, lai apzīmētu cilmes šūnas, kas iegūtas no embrija, kas attīstījies sievietes ķermenī. Cilmes šūnas, kas ņemtas no vairākas dienas veca embrija, tiek uzturētas laboratorijās kā embriju cilmes šūnu līnijas. Ja tiek nodrošināti atbilstoši apstākļi, laboratorijās ir iespējams uzturēt nediferencētas cilmes šūnas.
Embrionālās cilmes šūnas ir visu ķermeņa šūnu veidu, tostarp muskuļu, nervu, aknu un daudzu citu šūnu, priekšteči. Ja zinātnieki spēj pareizi virzīt in vitro uzturētu ES šūnu diferenciāciju, viņi var izmantot šūnas noteiktu slimību, piemēram, diabēta, traumatisku muguras smadzeņu bojājumu, Dišena muskuļu distrofijas, sirds slimību, redzes un dzirdes zuduma utt., ārstēšanai.
2. attēls: cilvēka embrija cilmes šūnas
Kāda ir atšķirība starp IPS šūnām un embrionālajām cilmes šūnām?
IPS šūnas pret embrionālajām cilmes šūnām |
|
| IPS šūnas ir šūnas, kas ģenerētas in vitro, pārprogrammējot pieaugušo somatiskās šūnas, lai atdarinātu ES šūnas. | Cilmes šūnas, kas ir izolētas no vairākas dienas veca embrija, ir pazīstamas kā embrionālās cilmes šūnas. |
| Izolācija no embrija | |
|
IPS šūnas nav embrionālās šūnas. | ES šūnas ir dabiskas embrija šūnas. |
| Pluripotence | |
| IPS šūnas ir mākslīgas pluripotentas šūnas. | ES šūnas ir pluripotentas šūnas |
Kopsavilkums - IPS šūnas pret embrionālajām cilmes šūnām
IPS šūnas atdarina ES šūnas. Bet tie nav pilnīgi identiski ES šūnām. Abiem šūnu tipiem ir pluripotence. Abiem šūnu veidiem ir liels potenciāls izmantošanai audu inženierijā un slimību terapijā. Tomēr šo šūnu izmantošana cilvēku slimību terapijā joprojām netiek praktizēta ētisku un drošu problēmu dēļ. IPS tiek ģenerēti, ģenētiski pārprogrammējot pieaugušo šūnas. Tie nav izolēti no embrija. ES šūnas tiek izolētas no in vitro apaugļotas olšūnas, kas ir vairākas dienas vecas. Šī ir atšķirība starp IPS šūnām un embriju cilmes šūnām.
