Kisegítő őssejtek

Japán kutatók és egér-patkány kimérát hoztak létre és szakmai szempontból még csak nem is ez a legérdekesebb pontja a cikküknek.

Ennél sokkal fontosabbnak tűnik, az úgynevezett “blasztociszta-komplementáció”, amit előbb csak egereken, majd egér-patkány kontextusban is megvalósítottak.

Miről is van szó: a blasztociszta az emlős embriók jellegzetes stádiuma, ami még a méhbe való beágyazódás során jön létre. Durva közelítésben két részt különíthetünk el: a kívül található tropholbastot, aminek a beágyazódásban van szerepe és később a méhlepényt alakítja ki, valamint a belül található “belő sejtmasszát” (inner cell mass – ICM), amibő az embrió maga jön létre.

A komplementáció során olyan mutáns egérembriókból indultak ki, amelyekben egy teljes szerv hiányzik. Konkrétan a Pdx1 nevű transzkripciós faktorról van szó, amely mutációja a hasnyálmirigy kialakulását teszi lehetetlenné. Ezekbe a mutáns blasztocisztába vitték be normális (de a követhetőség miatt GFP-t kifejező) egerek őssejtjeit (mind embrionális- (ESC), mind felnőtt sejtekből indukált pluripotens sejtekkel (iPS) működik a dolog). A kialakuló kimérák teljesen normálisak lettek, volt hasnyálmirigyük, ami persze GFP+ volt, hiszen a donor egér őssejtjeiből alakult ki.

Japán kutatók és egér-patkány kimérát hoztak létre és szakmai szempontból még csak nem is ez a legérdekesebb pontja a cikküknek.

Ennél sokkal fontosabbnak tűnik, az úgynevezett “blasztociszta-komplementáció”, amit előbb csak egereken, majd egér-patkány kontextusban is megvalósítottak.

Miről is van szó: a blasztociszta az emlős embriók jellegzetes stádiuma, ami még a méhbe való beágyazódás során jön létre. Durva közelítésben két részt különíthetünk el: a kívül található tropholbastot, aminek a beágyazódásban van szerepe és később a méhlepényt alakítja ki, valamint a belül található “belő sejtmasszát” (inner cell mass – ICM), amibő az embrió maga jön létre.

A komplementáció során olyan mutáns egérembriókból indultak ki, amelyekben egy teljes szerv hiányzik. Konkrétan a Pdx1 nevű transzkripciós faktorról van szó, amely mutációja a hasnyálmirigy kialakulását teszi lehetetlenné. Ezekbe a mutáns blasztocisztába vitték be normális (de a követhetőség miatt GFP-t kifejező) egerek őssejtjeit (mind embrionális- (ESC), mind felnőtt sejtekből indukált pluripotens sejtekkel (iPS) működik a dolog). A kialakuló kimérák teljesen normálisak lettek, volt hasnyálmirigyük, ami persze GFP+ volt, hiszen a donor egér őssejtjeiből alakult ki.

Összefoglalva, ha őssejteket olyan közegbe viszünk be, ahol a fejlődési potenciáljuk által betölthető niche nem kerül betöltésre a befogadó közeg sejtjei által, akkor a saját utódsejtjeik fogják ezt a helyet elfoglalni és képesek akár egy funkcionális szervet kialakítani. Nem hangzik nagyon meglepően, de eddig még soha senki nem bizonyította be ezt (amennyire én tudom)

Az egér-egér kiméráktól már inkább csak technikai kihívás a patkány-egér kimérákban mindezt megtenni, de persze azért az ilyen interspecifikus kimérák maguk is érdekes tanulságokkal szolgálnak.

Először is azzal, hogy a donor sejtek (pl. patkány a donor, ha patkány sejteket viszünk egér balsztocisztába, amit aztán egér mostohaanyába ültetnek vissza) soha nem járulnak hozzá a trophoblast kialakításához. Pontosabban a beágyazódott embriók esetében soha, mert valószínűleg, ahol esetleg mégis megtennék, ott a blasztociszta beágyazódása elmarad, mert az anyai méhlepény nem fogadja be az “idegen” anyagot jelentő sejteket tartalmazó embriót. (Ezért sem sikerült valószínűleg korábban ilyen kimérákat létrehozni.)

A második érdekes megfigyelés, hogy szinte mindig a gazda blasztociszta határozta meg a születendő kiméra méretét, függetlenül a donor sejtek számától. Nem világos, hogy ez a növekedési korlát az embrió belső tulajdonsága, vagy az anyai környezet határozza meg, mindenesetre érdekes kérdéseket vet fel.

A harmadik és számomra legizgalmasabb az, hogy bizonyítékot nyert, a gazda blasztocisztának egészen különleges szerepe van a fejlődés szabályozásában. Konkrétan arról van szó, hogy az egerek és patkányok közt egy jelentős különbség (már a méretükön túl), hogy utóbbiaknak nincs epehólyagja. Mivel a két faj közt egyébként működik a szervkipótolásra alkalmas komplementáció (a Pdx1-/- egerekbe patkány őssejteket bejuttatva kialakul a hasnyálmirigy), meglepő és feltűnő, hogy az epehólyag kialakítására nyilvánvalóan képes egérőssejtek mégsem hoznak létre epehólyagot. Azaz a befogadó közeg erősen meghatározza mi jöhet és mi nem jöhet létre. (Pl. nem teremt olyan körülményeket, ahol a donor sejtek akár csak elkezdhetnék az epehólyag kialkítását. Ez annyira hasonló felépítésű szervezetek esetében mint egy egér és egy patkány, szintén nem triviális, bár mondhatjuk, hogy nem is teljesen váratlan.)

A kutatás folyományaként elméletileg egy lépéssel közelebb kerültünk ahhoz, hogy az emberi gyógyításban mindennaposabb legyen a xenotranszplantáció. Ma általában nem immunoreaktív, transzgenikus sertéseket használnak szervdonorokként, de a kísérlet logikája alapján a legjobb megoldást a szervhiányos disznó-blasztocisztákba bevitt humán iPS sejtek jelentenék. Csak az az “apró” probléma adódik, hogy egy ilyen interspecifikus kiméra létrehozása (feltéve, hogy életben maradna, ami sok dolog miatt egyelőre nem tűnik valószínűnek) Dr. Moreau szintű etikai kérdésekkel szembesítene mindannyiunkat…

Kobayashi T, Yamaguchi T, Hamanaka S, Kato-Itoh M, Yamazaki Y (2010) Generation of rat pancreas in mouse by interspecific blastocyst injection of pluripotent stem cells. Cell 142(5): 787-799.
Solter D (2010) Viable rat-mouse chimeras: where do we go from here? Cell 142(5): 676-678.