CNSHDV: Tái lập trình nhân tế bào tạo tế bào gốc Pluripotent

TÁI LẬP TRÌNH NHÂN BẰNG CÁC NHÂN TỐ XÁC ĐỊNH NHẰM TẠO TẾ BÀO PLURIPOTENT Thực hiện: Bùi Thanh Long. Lớp: ĐVH – K17 Giáo viên giảng dạy: TS. Trần Quốc Dung. CẤU TRÚC BÀI BÁO CÁO PHẦN I. MỞ ĐẦU PHÂN II. NỘI DUNG 1. Các nhân tố xác định 2. Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 3. So sánh phương pháp sử dụng nhân tố xác định với các phương pháp khác. PHẦN III. KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN I: MỞ ĐẦU Tế bào gốc phôi hứa hẹn là nguồn cung cấp tế bào cho các liệu pháp cấy ghép tế bào, có thể trong tương lai được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau và thương tích. Tuy nhiên, như trong trường hợp cấy ghép nội tạng, từ chối miễn dịch sau khi cấy ghép là một vấn đề vướng mắc với loại trị liệu này. Hơn nữa, việc sử dụng các phôi người hiện nay gặp phải những khó khăn nghiêm trọng về mặt đạo đức. Những vấn đề này có thể được khắc phục nếu tế bào pluripotent được tạo ra từ các tế bào soma của bệnh nhân. Có 3 phương pháp khác nhau nhằm tạo tế bào pluripotent từ tế bào cơ thể là: phương pháp chuyển nhân, phương pháp dung hợp tế bào và phương pháp tái lập trình nhân bằng các nhân tố xác định. Trong phạm vi của bài tiểu luận này chỉ xin đề cập đến phương pháp thứ 3: Phương pháp tái lập trình bằng các nhân tố xác định. PHẦN I: MỞ ĐẦU Hình 1: Các phương pháp tái lập trình nhân tế bào soma Phần II: Nội dung 1. Các nhân tố xác định Thực tế là nhân tế bào soma có thể được tái lập trình bằng cách chuyển vào tế bào trứng hoặc dung hợp với các tế bào gốc phôi, điều này đòi hỏi tế bào trứng và tế bào gốc phôi phải chứa nhân tố phục hồi. Các nhân tố phục hồi này có thể tương tác với nhau để duy trì khả năng tạo tế bào pluripotent trong các tế bào gốc phôi. Dưới đây là một số nhân tố thường được sử dụng trong việc tái lập trình nhân tế bào. Phần II: Nội dung 1.1. Oct3/4 (POU5F1). POU5F1 là một yếu tố phiên mã thuộc nhóm POU, đặc biệt là trong các tế bào gốc phôi,phôi sớm và các tế bào mầm, và thường được lựa chọn là Oct3 (Okamoto et al 1990) hoặc Oct4 (Scholer et al. 1989). Vô hiệu hóa Oct3/4, phôi sẽ chết trong tử cung của con cái mang (Nichols et al. 1998), mặc dù các phôi này có thể đạt tới giai đoạn phôi nang, nuôi cấy in vitro các khối nội bào của hợp tử chỉ làm thay đổi sản phẩm của phôi nang thành dòng dưỡng bào, và Oct3/4 biến các tế bào ES biệt hóa thành các dưỡng bào, trong khi đó các tế bào đối chứng có mặt Oct3/4 lại có thể duy trì trạng thái tế bào gốc pluripotent (Niwa et al. 2000). Tương tự như vậy, vô hiệu hóa Oct3/4 bằng siRNA trong tế bào ES người làm cho những tế bào này biệt hóa thành dòng dưỡng bào (Zaehres et al. 2005). Ngược lại, tăng Oct3/4 lên gấp đôi trong các tế bào ES gây ra sự biệt hóa thành nội bì và trung bì nguyên thủy (Niwa et al 2000). Do đó, hàm lượng Oct3/4 rất quan trọng, quyết định số phận của các tế bào trong các tế bào ES. Phần II: Nội dung 1.2. Sox2 Sox2 là một yếu tố phiên mã thuộc nhóm Sox (SRY-related HMG-box) có trong các tế bào ES, phôi sớm, các tế bào mầm và tế bào gốc thần kinh. Vô hiệu hóa Sox2, phôi sẽ chết ở giai đoạn phát triển ngoại bì nguyên thủy (Avilion et al 2003). Hợp tử có thể phát triển thành phôi nang với hình thái bình thường, nhưng các tế bào chưa phân hóa không tăng lên khi phôi nang được nuôi cấy in vitro, và chỉ có lớp dưỡng bào và nội bì nguyên thủy được tạo ra. Phá vỡ Sox2 ở các tế bào ES chuột bằng cách loại trực tiếp có điều kiện hoặc RNAi dẫn đến sự biệt hóa rất nhanh (Ivanova et al. 2006; Masui et al 2007). Những dữ liệu này chứng minh rằng Sox2 là không thể thiếu đối với việc duy trì khả năng tạo ra tế bào pluripotent trong cả phôi sớm và các tế bào ES. Một protein thuộc nhóm Sox khác, Sox15, cũng có hàm lượng cao trong các tế bào ES, nhưng vai trò của nó vẫn chưa được đánh giá rõ ràng (Maruyama et al 2005). Phần II: Nội dung 1.3. Nanog Nanog là một protein homeobox, đặc biệt có mặt trong các tế bào pluripotent và bên trong khối tế bào của phôi giai đoạn phôi nang (Chambers et al 2003; Mitsui et al 2003). Vô hiệu hóa Nanog phôi bị phá vỡ các tổ chức mô ngoài phôi tại E5.5, không thể thấy rõ lá mặt hoặc ngoại bì nguyên thủy (Mitsui et al 2003). Thiếu Nanog phôi nang vẫn có hình thái bình thường, nhưng khối nội bào chỉ tạo ra các tế bào nội bì đỉnh và không có các tế bào có nguồn gốc từ ngoại bì khi phôi nang được nuôi cấy in vitro. Tế bào ES có thể thiếu Nanog, nhưng chúng có xu hướng biệt hóa thành dòng nội bì ngoài phôi ngay cả khi có mặt của LIF (yếu tố ức chế bệnh bạch cầu). Một nhóm khác báo cáo rằng ngay cả với dị hợp tử Nanog cũng làm cho các tế bào ES không ổn định, dễ bị tổn thương và tự động phân hóa (Hatano et al. 2005). Phần II: Nội dung RNAi-mediated loại bỏ Nanog đã dẫn tới sự biệt hóa đối với cả tế bào ES ở chuột (Hough et al. 2006; Ivanova et al 2006) và người ( Hyslop et al. 2005; Zaehres et al. 2.005). Quan trọng hơn, sự có mặt của Nanog ở các tế bào ES chuột cho phép các tế bào này tự đổi mới khi không có LIF. Tương tự như vậy, sự có mặt của Nanog trong tế bào ES người kích hoạt sự tăng trưởng mà không có dưỡng bào nào (Darr et al 2006). Ngoài ra, sự có mặt của Nanog trong tế bào ES cho thấy hoạt động tái lập trình tăng lên rõ rệt sau khi dung hợp với các tế bào soma (Silva et al 2006). Sự biểu hiện của Nanog được điều hòa bởi Oct3/4 và Sox2 (Kuroda et al. 2005; Rodda et al. 2005; Wu da & Yao 2005) và bị ngăn chặn bởi p53 (Lin et al 2005), GCNF (Gu et al. Năm 2005) và TCF3 (Pereira et al 2006). Phân tích gen kết tủa kháng nguyên trên nhiễm sắc thể chứng minh rằng Oct3/4, Sox2 và Nanog chia sẻ nhiều gen đích ở tế bào ES ở cả chuột và người (Boyer et al. 2005; Loh et al. 2006). 1.4. c-Myc c-Myc là một yếu tố phiên mã mở khóa helix-loop-helix/leucine (chuổi leucine xoắn – vòng – xoắn) liên kết với protein của chính nó, Max. c- Myc được điều hòa bởi STAT3 (Kiuchi et al. năm 1999) và đóng vai trò quan trọng trong việc tự đổi mới và duy trì khả năng tạo tế bào pluripotent ở các tế bào ES chuột (Cartwright et al, 2005): sự biểu hiện ổn định của c-Myc gây ra tự làm mới của các tế bào ES chuột mà không cần LIF, trong khi đó, các dạng trái ngược của c-Myc gây ra sự biệt hóa ngay cả khi có mặt của LIF. GSK3β điều hòa ngược hoạt động của c-Myc bằng cách phosphoryl hóa phụ thuộc vào sự suy giảm của proteasome (Sears et al, 2000). Vì vậy, c-Myc là một mục tiêu chung cho cả LIF và tín hiệu dẫn đường Wnt. c-Myc gắn trong hệ gen ở nhiều vị trí khác nhau (Fernandez et al . 2003; Li et al. 2003; Cawley et al. năm 2004) đã cho chúng ta ý tưởng làm thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể (Knoepfler et al 2006) và kích hoạt sự biểu hiện của một số miRNA (O'Donnell et al 2005). [...]... rằng, trong việc tạo ra tế bào iPS, số yếu tố tái lập trình có thể được giảm xuống khi sử dụng các tế bào soma với mức độ biểu hiện nội sinh của các yếu tố được bổ sung phù hợp Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.2 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 2 yếu tố Các tế bào soma của chuột và người có thể được lập trình lại thành tế bào iPS thông qua sự biểu... lá mầm Do đó, các tế bào pluripotent có thể được tạo ra từ nguyên bào sợi chỉ bằng việc sử dụng một vài yếu tố xác định (Takahashi & Yamanaka 2006) Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.1 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 4 yếu tố Các tế bào iPS với lựa chọn Fbx15 không góp phần tạo ra dòng mầm hoặc trưởng thành, cho thấy sự tái lập trình của chúng chỉ... thực tế, chúng tôi thấy rằng khoảng 20% các con chuột bắt nguồn từ việc lựa chọn Nanog có các tế bào iPS phát triển khối u (Okita et al 2007) Vì thế, cần loại bỏ các c-Myc của retrovirus trước khi ứng dụng lâm sàng Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.2 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 2 yếu tố Tái lập trình các tế bào soma của chuột và người thành tế bào. .. rằng tế bào gốc thần kinh trưởng thành ở chuột thể hiện mức Sox2 và c-Myc nội sinh cao hơn tế bào gốc phôi, và Oct4 ngoại sinh cùng với Klf4 hoặc c-Myc là đủ để tạo ra các tế bào iPS từ tế bào gốc thần kinh Những tế bào iPS được tạo ra từ hai yếu tố tương tự như tế bào gốc phôi ở mức độ phân tử, đã góp phần vào việc phát triển của dòng mầm, và các mẫu biến dị Cá nhà khoa học đề xuất rằng, trong việc tạo. .. trưởng thành Những dữ liệu này cho thấy nếu kết hợp chính xác bốn yếu tố thì có thể tạo ra các tế bào pluripotent không hề khác biệt so với các tế bào ES Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.1 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 4 yếu tố Sử dụng bốn yếu tố nào để tạo ra tế bào pluripotent vẫn là một câu hỏi khó trả lời Trong mô hình của Yamanaka và cộng sự... 12 ml mg -1), trái lại các tế bào soma của chuột có nguồn gốc từ Fbx15βgeo/βgeo đã nhạy cảm với sự lựa chọn này Do đó, nó vẫn có thể xảy ra ngay cả với sự cảm ứng cục bộ của khả năng tạo tế bào pluripotent cũng làm cho các tế bào soma kháng G418 ở nồng độ bình thường (0,3 mg ml 1 ) Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.1 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp... ba yếu tố này Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.2 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 2 yếu tố Tiếp theo họ đã đánh giá khả năng kết hợp hai yếu tố để tạo ra các thế hệ tế bào iPS từ NSCs Chỉ hai sự kết hợp được thành công trong việc tái lập trình NSCs Đầu tiên nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy tập hợp tế bào GFP1 khi nuôi cấy NSC có nhiễm Oct4 và Klf4... Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.2 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 2 yếu tố Để kiểm tra tiềm năng phát triển của chúng, các tế bào iPS hai yếu tố OK đã được nuôi cấy thành phôi giai đoạn 8 tế bào Các tế bào iPS đã góp phần vào sự hình thành của khối nội bào trong việc phát triển phôi nang Sau khi chuyển giao phôi nang tạo thành vào con cái mang thai... gần đây chứng minh rằng các thế hệ tế bào iPS không có c-Myc của retrovirus là một phát hiện đáng kể Điều quan trọng là việc các tế bào iPS được tạo ra từ NSCs với Oct4 và Klf4 và không có c-Myc đưa chúng ta đến gần hơn các thế hệ của các tế bào iPS phù hợp cho việc cấy ghép Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.2 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 2 yếu... lượng hiệu quả tái lập trình từ số lượng các nhóm tế bào Oct4-GFP1 và tỷ lệ cấy truyền với kiểm soát virus MX-GFP trên NSCs cho tế bào iPS hai yếu tố OK và iPS bốn yếu tố bằng chiều thời gian Phần II Nội dung 2 Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent 2.2 Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 2 yếu tố Qua đó, họ tính toán hiệu quả tái lập trình cho NSCs bốn yếu tố là 3,6% và 0,11% đối . pháp tái lập trình nhân tế bào soma Phần II: Nội dung 1. Các nhân tố xác định Thực tế là nhân tế bào soma có thể được tái lập trình bằng cách chuyển vào tế bào trứng hoặc dung hợp với các tế bào. Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent. 2.2. Tạo tế bào pluripotent bằng cách kết hợp 2 yếu tố Tái lập trình các tế bào soma của chuột và người thành tế bào pluripotent, đã. tố thì có thể tạo ra các tế bào pluripotent không hề khác biệt so với các tế bào ES. Phần II. Nội dung 2. Sự kết hợp các nhân tố trong việc tạo tế bào pluripotent. 2.1. Tạo tế bào pluripotent