Stanična potentnost

Izvor: Wikipedija

Stanična potentnost je sposobnost stanice da se diferencira u druge vrste stanica.[1][2] U što više vrsta stanica se stanica može diferencirati, veća joj je sposobnost potentnosti. Potentnost je također objašnjena kao potencijal za aktivaciju neaktivnih gena u stanici, koji počinje stanjem totipotentnosti, gdje stanica ima najveću potentnost, pluripotentnost, multipotentnost, oligopotentnost, i napokon, unipotentnost.

Pluripotentne, embrionalne matične stanice potječu od unutarnje mase stanica u blastocisti. Ove matične stanice mogu postati bilo koje tkivo u tijelu, osim posteljice. Samo stanice morule su totipotentne, sposobne postati sva tkiva i posteljica.

Totipotentnost[uredi | uredi kôd]

Totipotentnost (od lat. totus - u potpunosti i potens, imati moć, snagu, sposobnost) je sposobnost jedne stanice da se dijeli i proizvede sve diferencirane stanice u tijelu. Spore i zigote su primjeri totipotentnih stanica.[3] Totipotentna stanica ima najveći diferencijacijski potencijal.

Potpuno diferencirana stanica može se vratiti u stanje totipotentnosti.[4] Takva pretvorba je zamršena i nije do kraja razjašnjena, već je tema novijih istraživanja. Istraživanja u 2011. pokazala su da stanice ne prelaze u totipotentne stance, već u "kompleksnu staničnu varijaciju" totipotentnosti.[5] Matične stanice slične totipotentnim blastomerama iz dvostanične faze embrionalnog razvoja mogu se spontano pojaviti u laboratorijski uzgojenim kulturama matičnih stanica embrija.,[6][7] a također se može inducirati povećano pojavljivanje in-vitro kroz smanjivanje aktivnosti kromatinskog lanca u CAF-1.[8]

Modelom ljudskog razvoja može se opisati nastanak totipotentnih stanica.[9] Čovječji razvoj počinje kad spermij oplodi jajnu stanicu, a iz nje se razvije jedna totipotentna stanica, zigota.[10] U prvih nekoliko sati nakon oplodnje, zigota se mitotički dijeli (brazda) na jednake totipotentne stanice, koje se kasnije mogu razviti u bilo koji od tri zametna listića (endoderm, mezoderm ili ektoderm). Nakon postizanja faze sa 16 stanica (morula), totipotentne stanice počinju se diferencirati: jedan dio postaje unutarnja stanična masa blastociste, a drugi trofoblasti. Nakon otprilike četiri dana nakon oplodnje i nakon nekoliko ciklusa stanične diobe, totipotentne stanice se počinju specijalizirati. Unutarnja stanična masa, izvor embrionalnih matičnih stanica, tada postaje pluripotentna.

Istraživanja na obliću Caenorhabditis elegans pokazuju kako različiti mehanizmi, uključujući regulaciju RNA, mogu igrati ulogu u održavanju totipotentnosti u različitim fazama razvoja nekih vrsta.[11] Rad s zebrastim ribicama i sisavcima svjedoči o daljnjoj suradnji između proteina koji vežu miRNA i RNA (RBP proteini) u određivanju razvojnih razlika.[12]

U rujnu 2013. godine, ekipa iz španjolskog Nacionalnog centra za istraživanje raka (CRC) po prvi je put uspjela natjerati odrasle mišje stanice da se vrate u stanje embrionih matičnih stanica, čime su postigle totipotentnost.[13]

Pluripotentnost[uredi | uredi kôd]

Matične stanice ljudskog embrija. Gore: nediferencirane kolonije. Dolje: Neuronska sestrinska stanica

U staničnoj biologiji, pluripotentnost (od lat. plurimus - vrlo mnogo, i potens - imati moć, snagu, sposobnost)[14] odnosi se na matičnu stanicu sa sposobnošću diferencijacije u bilo koji od tri zametna listića.[15] Međutim, stanična pluripotentnost ima više stadija, u rasponu od potpuno pluripotentnih stanica koje mogu formirati svaku stanicu embrija, na primjer, embrionalne matične stanice, i inducirane pluripotentne matične stanice (vidi niže), do nepotpuno ili djelomično pluripotentnih stanica koje mogu stvarati tri zametna listića ali nemaju sve karakteristike potpuno pluripotentnih stanica.

Inducirana pluripotentnost[uredi | uredi kôd]

Inducirane pluripotentne matične stanice, skraćeno iPS stanice ili iPSC (Induced Pluripotent Stem Cells) spadaju u tip pluripotentnih matičnih stanica, umjetno dobivenih iz ne-pluripotentnih stanica, poput odrasle somatske stanice, postupkom poticanja prisilne ekspresije određenih gena i transkripcijskih čimbenika.[16] Transkripcijski čimbenici igraju ključnu ulogu u određivanju statusa tih stanica, i dokazuju da tjelesne stanice sadrže iste genetske informacije kao i rane embrionalne stanice.[17] Sposobnost poticanja stanica u pluripotentno stanje prvi je put izvedeno 2006. pomoću mišjih fibroblasta i četiri transkripcijska čimbenika: Oct4, Sox2, Klf4 i c-Myc;[18] ova metoda, koja se zove reprogramiranje, donijela je Shini Yamanaki i Johnu Gurdonu Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu 2012.[19] 2007. godine uspješno su inducirane ljudske iPSC izvađene iz fibroblasta kože čovjeka s pomoću tehnika sličnih onima koje su se koristile za indukciju mišjih stanica.[20] Ljudske inducirane stanice pokazuju slične osobine kao i embrionalne matične stanice (EMS), ali ne zahtijevaju korištenje embrija. Neke od sličnosti između EMS i iPSC uključuju pluripotentnost, morfologiju, sposobnost regeneracije, osobinu koja implicira da se stanice mogu zauvijek dijeliti i obnavljati, i genski izražaj.[21]

Multipotentnost[uredi | uredi kôd]

Hematopoetske matične stanice su primjer multipotentnih stanica. Kada se one diferenciraju u mijeloidne ili limfoidne progenitor stanice, gube svoju učinkovitost i postaju oligopotentne stanice sa sposobnošću da postane svaka stanica svoje loze.

Multipotentnost opisuje progenitor stanice, koje imaju potencijal za aktivaciju gena koji im daju sposobnost da se diferenciraju u brojne, ali ograničene vrste stanica. Na primjer, multipotentna krvna matična stanica zove se  hematopoetska stanica— i može se diferencirati u nekoliko vrsta krvnih stanica, poput limfocita, neutrofila, monocita ili sl. ali ne mogu se diferencirati u stanice mozga, koštane stanice ili druge stanice, koje nisu krvne.

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

Multipotentne stanice se nalaze u mnogim, ali ne svim ljudskim staničnim tipovima. Multipotentne stanice su nađene u pupčanoj krvi,[25] masnom tkivu,[26] srčanim stanicama,[27] koštanoj srži, i mezenhumalnim matičnim stanicama (MSC) u trećim kutnjacima, tzv. umnjacima.[28]

Oligopotentnost[uredi | uredi kôd]

U staničnoj biologiji, oligopotentnost je sposobnost progenitor stanica da se diferenciraju u nekoliko tipova stanica. To je stupanj potentnosti. Primjeri oligopotentnih matičnih stanica su limfoidne ili mijeloidne matične stanice.[29] Limfoidne stanice mogu postati različite krvne stanice iste vrste, poput B- ili T-limfocita (bijele krvne stanice), no ne mogu postati druga vrsta krvne stanice, poput crvenih krvnih stanica.[30] Primjeri progenitor stanica su vaskularne matične stanice koje imaju sposobnost postati endotelne ili glatke mišićne stanice.

Unipotentnost[uredi | uredi kôd]

U staničnoj biologiji, unipotentna stanica je koncept da se jedna matična stanica u stanju diferencirati u samo jednu vrstu stanice. Trenutno je nejasno postoje li unipotentne matične stanice. Hepatoblasti, koji se diferenciraju u hepatocite (koje čine najveći dio jetre) ili cholangiocite (epitelne stanice žučnih vodova), su bipotentne.[31] Bliski sinonim unipotentne stanice je prekurzorska stanica.

Izvori[uredi | uredi kôd]

  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. Inačica izvorne stranice arhivirana 30. listopada 2014. Pristupljeno 1. kolovoza 2016.
  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. Travanj 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. Prosinac 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. Srpanj 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. veljače 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. Travanj 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. rujna 2013. Study published in Nature is another step towards regenerative medicine (PDF). cnio.es. Inačica izvorne stranice (PDF) arhivirana 14. prosinca 2013. Pristupljeno 11. prosinca 2013.
  14. ↑ Biology Online. Biology-Online.org. Pristupljeno 25. travnja 2013.
  15. ↑ Binder, Marc D.; Hirokawa, Nobutaka; Uwe Windhorst, eds. (2009). Encyclopedia of neuroscience. Berlin: Springer. ISBN 978-3540237358.
  16. ↑ Baker, Monya. 6. prosinca 2007. Adult cells reprogrammed to pluripotency, without tumors. Nature Reports Stem Cells. doi:10.1038/stemcells.2007.124
  17. ↑ Stadtfeld, M.; Hochedlinger, K. 15. listopada 2010. Induced pluripotency: history, mechanisms, and applications. Genes & Development. 24 (20): 2239–2263. doi:10.1101/gad.1963910
  18. ↑ Takahashi, Kazutoshi; Yamanaka, Shinya. Kolovoz 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. studenoga 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. prosinca 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. ↑ Vierbuchen T, Ostermeier A, Pang ZP, Kokubu Y, Südhof TC, Wernig M. 2010. Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors. Nature. 463 (7284): 1035–41. doi:10.1038/nature08797. PMC 2829121. PMID 20107439
  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. Prosinac 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. Travanj 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. Rujan 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. Prosinac 2011. [Regenerative therapy using allogeneic mesenchymal stem cells]. Nippon Rinsho (japanski). 69 (12): 2121–7. PMID 22242308
  29. ↑ Hans R. Schöler. 2007. The Potential of Stem Cells: An Inventory. Nikolaus Knoepffler; Dagmar Schipanski; Stefan Lorenz Sorgner (ur.). 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. travnja 2013.
  31. ↑ hepatoblast differentiation. GONUTS
Dobavljeno iz "https://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Stanična_potentnost&oldid=6374558"