Τα βλαστοκύτταρα είναι αδιαφοροποίητα κύτταρα με ικανότητα αυτοανανέωσης και διαφοροποίησης προς περισσότερο εξειδικευμένους κυτταρικούς τύπους. Διακρίνονται με βάση το δυναμικό διαφοροποίησης σε παντοδύναμα, ολοδύναμα και πολυδύναμα, ενώ με βάση την προέλευση σε εμβρυικά (ESCs) και ενήλικα (ASCs). Τα ESCs είναι ολοδύναμα, διαθέτουν ξεχωριστά χαρακτηριστικά και εξαιρετική ικανότητα πολλαπλασιασμού σε καλλιέργειες υπό κατάλληλες συνθήκες. Διάφορες μέθοδοι εφαρμόζονται, για την διαφοροποίηση τους και την παραγωγή τους από εμβρυακές και άλλες πηγές. Τα ASCs είναι πολυδύναμα και ανάλογα με τον ιστό προέλευσης διακρίνονται σε τύπους με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Χρησιμοποιούνται ήδη σε εφαρμογές ιατρικής θεραπείας και έρευνας, ενώ αντίστοιχη χρήση των ESCs, αν και πολλά υποσχόμενη, περιορίζεται από ηθικά και νομικά εμπόδια.
Η κλωνοποίηση είναι μέθοδος για την δημιουργία γενετικά όμοιου αντίγραφου μιας βιολογικής οντότητας. Η μοριακή κλωνοποίηση χρησιμοποιεί τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA για την αντιγραφή και εισαγωγή τμημάτων DNA σε οργανισμούς. Εφαρμογές της περιλαμβάνουν, παραγωγή ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών και διαγονιδιακών οργανισμών, ανάλυση γονιδιώματος και γονιδιακές θεραπείες. Η αναπαραγωγική κλωνοποίηση αποσκοπεί στην δημιουργία ενός οργανισμού γενετικά όμοιου με άλλο. Η ιστορική της εξέλιξη κορυφώθηκε με την επίτευξη κλωνοποίησης θηλαστικών. Χρησιμοποιεί την μέθοδο της μεταφοράς πυρήνα σωματικού κυττάρου (SCNT) και βρίσκει εφαρμογές κυρίως στην κτηνοτροφία. Η θεραπευτική κλωνοποίηση κάνει χρήση της SCNT για την παραγωγή ESCs για θεραπευτικούς σκοπούς. Πρόσφατα εφαρμόστηκε με επιτυχία για την παραγωγή ανθρώπινων ESCs. Προς το παρόν εφαρμόζεται ερευνητικά σε θεραπείες σε ζώα και αντιμετωπίζει τεχνικά προβλήματα και ηθικές αντιρρήσεις.
Η μέθοδος της τεχνητής επαγωγής ολοδυναμίας σε σωματικά κύτταρα για την δημιουργία iPSCs (Induced pluripotent stem cells), αποτελεί την πλέον αξιόλογη και πολλά υποσχόμενη εναλλακτική προς την θεραπευτική κλωνοποίηση. Επιτεύχθηκε αρχικά το 2006 με έκτοπη υπερέκφραση 4 σχετιζόμενων με ολοδυναμία μεταγραφικών παραγόντων. Νέες τεχνικές δοκιμάζονται για την βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της ασφάλειας της διαδικασίας. Μελέτες σύγκρισης iPSCs και ESCs δείχνουν ότι εμφανίζουν παρόμοια αλλά όχι ταυτόσημα χαρακτηριστικά. Σημαντική έρευνα είναι σε εξέλιξη για εφαρμογές των iPSCs σε αναγεννητικές θεραπείες, μοντελοποίηση ασθενειών, φαρμακευτικές δοκιμές και άλλα. Η πιθανή χρήση τους αντιμετωπίζει προβλήματα και περιορισμούς, ενώ αν και είναι σαφώς πλεονεκτικότερη των ESCs απέναντι σε ηθικές αντιρρήσεις, δεν στερείται κριτικής και αντιδράσεων.
Πλεονεκτήματα των βλαστοκυττάρων όπως η ικανότητα τους για in vitro επέκταση και ευκολότερη γενετική τροποποίηση τα καθιστούν προνομιακά για χρήση σε γονιδιακές θεραπείες. Κλινικές εφαρμογές τους εμφανίζουν θετικά αποτελέσματα αλλά αναδεικνύουν και προβλήματα όπως αυτό της ενθετικής ογκογένεσης. Σύγχρονες τεχνικές γενετικής τροποποίησης δοκιμάζονται με χρήση ομόλογου ανασυνδυασμού και γονιδιακής στόχευσης μέσω σχεδιαζόμενων ή προγραμματι-ζόμενων νουκλεασών. Τα ολοδύναμα βλαστοκύτταρα δοκιμάζονται σε ερευνητικές γονιδιακές θεραπείες και εμφανίζονται να υπερτερούν των ASCs. Τα ειδικά κατά ασθενή iPSCs προσφέρουν ανοσολογική ιστοσυμβατότητα και σε συνδυασμό με τεχνικές ακριβέστερης γενετικής επεξεργασίας, δημιουργούν μεγάλες προσδοκίες για ασφαλέστερες και αποτελεσματικότερες γονιδιακές θεραπείες.
Γενετικά τροποποιημένα βλαστοκύτταρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μεσολαβητές στοχευμένης θεραπείας, χάρη στην εγγενή ικανότητα τους να μεταναστεύουν προς κατεστραμμένους ιστούς ή όγκους. Τα μεσεγχυματικά και νευρικά βλαστοκύτταρα αποτελούν ιδανικούς φορείς για τέτοιες θεραπείες. Γενετική τροποποίηση μπορεί να επαυξήσει χρήσιμες ιδιότητες των βλαστοκυττάρων και να εισάγει γονίδια για την έκφραση επιθυμητών παραγόντων σε στοχευμένες θέσεις. Θεραπευτικές προσεγγίσεις διερευνώνται για καρδιοαγγειακές - ισχαιμικές παθήσεις και για νευροεκφυλιστικές παθήσεις όπως την αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση, την νόσο του Parkinson και άλλες.
Στοχευμένες θεραπείες εναντίον του καρκίνου επίσης ερευνώνται με χρήση τροποποιημένων βλαστοκυττάρων που εκφράζουν αντικαρκινικές πρωτεΐνες ή χρησιμοποιούν γονίδια αυτοκτονίας σε θεραπεία ενζύμου προφαρμάκου. Βλαστοκύτταρα μπορούν να αξιοποιηθούν ως φορείς νανοσωματιδίων ή ογκολυτικών ιών, ή να τροποποιηθούν για την παραγωγή αντισωμάτων και να εστιάσουν την παράδοση τους σε θέσεις όγκων. Τα καρκινικά βλαστοκύτταρα επίσης διερευνώνται ως πιθανός στόχος τέτοιων θεραπειών. Θετικές προσδοκίες δημιουργεί η έρευνα της χρήσης ολοδύναμων σειρών, για την μαζικότερη και ευκολότερη παραγωγή καλύτερα γενετικά τροποποιημένων και ιστοσυμβατών βλαστοκυτταρικών φορέων για στοχευμένες θεραπείες.
Stem cells are undifferentiated cells with the ability of self-renewal and differentiation to more specialized cell types. Can be distinguished by potential of differentiation to totipotent, pluripotent and multipotent, while by their origin in embryonic (ESCs) and adult (ASCs). ESCs are pluripotent, have unique characteristics and excellent proliferation capacity in culture under appropriate conditions. Various methods are applied for their differentiation and their production from embryonic and other sources. ASCs are multipotent and depending on the tissue of origin are divided into types with special features. They are used in medical treatment and research applications, while corresponding use of ESCs, though promising, is limited by ethical and legal obstacles.
Cloning is a method for creating a genetically identical copy of a biological entity. Molecular cloning is using recombinant DNA technology for the replication and insertion of DNA segments into host organisms. Applications include production of recombinant proteins and transgenic organisms, genome analysis and gene therapies. Reproductive cloning aims to create an organism genetically identical to another. It’s historical evolution culminated in the achievement of mammalian cloning. Employs the method of somatic cell nuclear transfer (SCNT) and finds applications mainly in farming. Therapeutic cloning makes use of SCNT to generate ESCs for therapeutic purposes. Recently it was applied successfully to produce human ESCs. Currently is applicable for research on treatments in animals and confronts technical problems and ethical objections.
The method of artificially inducing pluripotency in somatic cells to generate iPSCs (Induced pluripotent stem cells), is the most significant and promising alternative to therapeutic cloning. It was originally achieved in 2006 with the ectopic overexpression of four related to pluripotency transcription factors. New techniques are tested to improve the efficiency and safety of the procedure. Studies comparing iPSCs and ESCs show that exhibit similar but not identical characteristics. Considerable research is underway for applications of iPSCs in regenerative therapies, disease modeling, drug testing and more. Their possible use confronts problems and limitations, and although it is clearly advantageous of ESCs toward ethical objections, is not without criticism and reactions.
Advantages of stem cells such as their ability to expand in vitro and to accept easier genetic modification, renders them privileged for use in gene therapies. Their clinical applications show positive results but at the same time highlight problems such as insertional oncogenesis. Modern genetic modification techniques are being tested using homologous recombination and gene targeting through constructed or programmable nucleases. Pluripotent stem cells are being tested in research and gene therapies and appear to outweigh the ASCs. The patient-specific iPSCs provide immunological histocompatibility and in combination with technical precise genetic manipulation, create great expectations for safer and more effective gene therapies.
Genetically modified stem cells can be used as targeted therapy mediators due to their inherent ability to migrate to damaged tissues or tumors. The mesenchymal and neural stem cells are ideal carriers for such therapies. Genetic modification can enhance useful properties of stem cells and introduce genes for expression of desired factors to targeted sites. Therapeutic approaches are being explored for cardio - ischemic diseases and neurodegenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis, Parkinson's disease and others.
Targeted therapies against cancer are also investigated using modified stem cells expressing anti-tumor proteins or using suicide genes in enzyme prodrug therapy. Stem cells can be used as carriers of nanoparticles or oncolytic viruses, or modified for producing antibodies and focusing their delivery to tumor sites. The cancer stem cells are also being investigated as possible target of these therapies. Positive expectations are created, by the research on the use of pluripotent lines for massive and easier production of better genetically modified and histocompatible stem cell carriers for targeted therapies.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Κύρια Αρχεία Διατριβής
ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΒΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ : νέα όπλα στοχευμένης θεραπείας - Identifier: 74158
Internal display of the 74158 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
