Klíčový rozdíl – IPS buňky vs embryonální kmenové buňky
Existuje několik typů kmenových buněk, které lze použít k regeneraci tkání v tkáňovém inženýrství a hojení ran. Mezi nimi embryonální kmenové buňky slouží jako hlavní a nejvhodnější typy kmenových buněk, protože jsou přirozeně pluripotentní. Pluripotence je schopnost buňky diferencovat se na mnoho nebo všechny typy buněk v dospělém těle. Lidské embryonální kmenové buňky jsou schopny se diferencovat na více než 200 specializovaných buněčných typů nalezených u člověka. Jsou izolovány z vnitřní buněčné hmoty in vitro oplodněného embrya, které je několik dní staré a používá se pro tkáňové inženýrství a terapii nemocí. Kvůli etickým problémům souvisejícím s embryonálními kmenovými buňkami se však vědci pokoušejí vytvořit umělé pluripotentní kmenové buňky in vitro indukcí genové exprese dospělých somatických buněk. Jsou známé jako indukované pluripotentní kmenové buňky (IPS buňky). Klíčový rozdíl mezi buňkami IPS a embryonálními kmenovými buňkami je v tom, že indukované pluripotentní kmenové buňky jsou dospělé somatické buňky, které jsou generovány a geneticky přeprogramovány tak, aby fungovaly jako embryonální kmenové buňky a staly se pluripotentními, zatímco embryonální kmenové buňky jsou přirozeně pluripotentní.
Co jsou to IPS buňky?
Indukované pluripotentní kmenové buňky (IPS buňky) jsou buňky vyvinuté vědci, aby napodobovaly přirozené pluripotentní kmenové buňky zvané embryonální kmenové buňky. Tyto buňky jsou konstruovány za podmínek in vitro v laboratořích. Genová exprese dospělé buňky je přeprogramována tak, aby indukovala diferenciaci v indukovaných pluripotentních kmenových buňkách. IPS buňky tedy vykazují stejné vlastnosti jako embryonální kmenové buňky, jako je sebeobnova, diferenciace atd. Ale IPS buňky nejsou identické s ES buňkami podle literatury a lékařských odborníků.
IPS buňky byly poprvé zkonstruovány na Kjótské univerzitě v Japonsku Shinya Yamanaka a týmem v roce 2006. Použili myší fibroblasty k vytvoření IPS buněk a geny jsou dodávány pomocí retrovirů jako vektorů. Za druhé, IPS buňky byly vyvinuty v roce 2007 s použitím lidských buněk. Mnoho vědců vytváří IPS buňky, které jsou téměř totožné s ES buňkami. K bezpečnému a efektivnímu použití těchto IPS buněk pro buněčnou terapii je však zapotřebí dalšího výzkumu.
Během procesu přeprogramování fibroblastů na vývoj IPS buněk by měla být indukce genů ES buněk a suprese genů fibroblastů prováděna opatrně a správně. V opačném případě nebudou výsledné buňky fungovat jako buňky ES.
Buňky ES mají etické ohledy. Tomu se lze vyhnout pomocí IPS buněk. IPS články se ve srovnání s ES články snadno používají. Vývoj IPS má však mnoho problémů, jako je nízká účinnost, vložení genomu, neúplné přeprogramování atd. Existuje šance na zavedení mutací jako součást tvorby. Methylace DNA je v buňkách důležitou událostí při zapínání a vypínání genů a reguluje genovou expresi. Je důležitý pro stavbu IPS buněk i při genetickém přeprogramování. Proto je nutné podívat se na methylační vzorce ES buněk a vyvinout stejné vzory v IPS buňkách, aby se vytvořily dokonale identické IPS buňky s ES buňkami. Pouze IPS buňky mohou s jistotou a bezpečností nahradit ES buňky pro výzkum a terapii.
Tyto buňky se zatím nepoužívají v terapii lidských onemocnění. Stále se používají při testování na zvířatech. Jedním z hlavních cílů konstrukce buněk IPS je však jejich použití pro pacienty s Parkinsonovou chorobou a později pro tvorbu tkání a mnoho komplexních terapií onemocnění.
Obrázek 01: Indukovaný proces vývoje pluripotentních kmenových buněk
Co jsou to embryonální kmenové buňky?
Embryonální kmenové buňky (ES buňky) jsou nediferencované buňky nacházející se ve vnitřní buněčné hmotě vyvíjejícího se embrya. Mají vrozenou schopnost sebeobnovy a diferenciace do všech typů buněk dospělého člověka. Proto jsou také známé jako pluripotentní kmenové buňky. Potenciál rychlého buněčného dělení je činí vhodnými pro použití při regeneraci tkání a hojení ran. Embryonální kmenové buňky rostou primárně do tří primárních zárodečných vrstev, jako je ektoderm, endoderm a mezoderm, které se později diferencují na různé typy buněk lidského těla. Proto buňky ES slouží jako cenný nástroj v regenerativní medicíně.
ES buňky jsou izolovány z in vitro oplodněných vajíček, ze kterých se vyvinulo několik dní staré embryo. Je důležité vědět, že tento termín „embryonální kmenové buňky“se nepoužívá k označení kmenových buněk odvozených z embrya vyvinutého v těle ženy. Kmenové buňky odebrané z několik dní starého embrya jsou uchovávány v laboratořích jako linie embryonálních kmenových buněk. Pokud jsou zajištěny správné podmínky, je možné udržovat nediferencované kmenové buňky v laboratořích.
Embryonální kmenové buňky jsou progenitory všech typů buněk v těle včetně buněk svalových, nervových, jaterních a mnoha dalších. Pokud vědci dokážou správně nasměrovat buněčnou diferenciaci ES buněk udržovaných in vitro, mohou buňky použít k léčbě určitých nemocí, jako je diabetes, traumatické poranění míchy, Duchennova svalová dystrofie, srdeční onemocnění a ztráta zraku a sluchu atd.
Obrázek 02: Lidské embryonální kmenové buňky
Jaký je rozdíl mezi buňkami IPS a embryonálními kmenovými buňkami?
Buňky IPS vs embryonální kmenové buňky |
|
| IPS buňky jsou buňky generované in vitro přeprogramováním dospělých somatických buněk tak, aby napodobovaly ES buňky. | Kmenové buňky, které jsou izolované z několik dní starého embrya, jsou známé jako embryonální kmenové buňky. |
| Izolace od embrya | |
|
IPS buňky nejsou embryonální buňky. | Buňky ES jsou přirozené embryonální buňky. |
| Pluripotence | |
| IPS buňky jsou umělé pluripotentní buňky. | ES buňky jsou pluripotentní buňky |
Shrnutí – IPS buňky vs embryonální kmenové buňky
Buňky IPS napodobují buňky ES. Nejsou však dokonale identické s buňkami ES. Oba typy buněk vykazují pluripotenci. Oba typy buněk mají velký potenciál pro použití v tkáňovém inženýrství a terapii nemocí. Nicméně, použití těchto buněk v terapii lidských onemocnění stále není praktikováno kvůli etickým a bezpečným otázkám. IPS jsou generovány genetickým přeprogramováním dospělých buněk. Nejsou izolovány z embrya. ES buňky jsou izolovány z in vitro oplodněných vajíček, které jsou staré několik dní. To je rozdíl mezi buňkami IPS a embryonálními kmenovými buňkami.
