Peamine erinevus - IPS-rakud vs embrüonaalsed tüvirakud
Tüvirakke on mitut tüüpi, mida saab kasutada kudede taastamiseks koetehnoloogias ja haavade paranemisel. Nende hulgas on embrüonaalsed tüvirakud peamiste ja kõige sobivamate tüvirakkude tüüpidena, kuna need on looduslikult pluripotentsed. Pluripotentsus on raku võime diferentseeruda täiskasvanu organismi paljudeks või kõikideks rakutüüpideks. Inimese embrüonaalsed tüvirakud suudavad diferentseeruda enam kui 200 inimeses leiduvaks spetsialiseerunud rakutüübiks. Need eraldatakse in vitro viljastatud embrüo sisemisest rakumassist, mis on paar päeva vana ja mida kasutatakse koetehnoloogiaks ja haiguste raviks. Kuid embrüonaalsete tüvirakkudega seotud eetiliste probleemide tõttu püüavad teadlased luua in vitro kunstlikke pluripotentseid tüvirakke, indutseerides täiskasvanud somaatiliste rakkude geeniekspressiooni. Neid nimetatakse indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks (IPS-rakud). Peamine erinevus IPS-rakkude ja embrüonaalsete tüvirakkude vahel on see, et indutseeritud pluripotentsed tüvirakud on täiskasvanud somaatilised rakud, mis on genereeritud ja geneetiliselt ümber programmeeritud toimima embrüonaalsete tüvirakkudena ja muutuvad pluripotentseteks, samas kui embrüonaalsed tüvirakud on loomulikult pluripotentsed.
SISU
1. Ülevaade ja peamised erinevused
2. Mis on IPS-rakud
3. Mis on embrüonaalsed tüvirakud
4. Võrdlus kõrvuti - IPS-rakud vs embrüonaalsed tüvirakud
5. Kokkuvõte
Mis on IPS-rakud?
Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (IPS-rakud) on rakud, mille teadlased on välja töötanud looduslike pluripotentsete tüvirakkude jäljendamiseks, mida nimetatakse embrüonaalseteks tüvirakkudeks. Need rakud ehitatakse laborites in vitro tingimustes. Täiskasvanud raku geeniekspressioon programmeeritakse indutseeritud pluripotentsetes tüvirakkudes diferentseerumise esilekutsumiseks. Seega näitavad IPS-rakud samu omadusi nagu embrüonaalsed tüvirakud, näiteks enese uuenemine, diferentseerumine jne. Kuid kirjanduse ja meditsiiniekspertide sõnul pole IPS-rakud identsed ES-rakkudega.
IPS-rakud ehitasid Jaapanis Kyoto ülikoolis esmakordselt Shinya Yamanaka ja meeskond 2006. aastal. Nad kasutasid IPS-rakkude genereerimiseks hiire fibroblaste ja geenid edastati vektoritena retroviiruste abil. Teiseks töötati IPS-rakud välja 2007. aastal inimrakke kasutades. Paljud teadlased genereerivad IPS-rakke, mis on peaaegu identsed ES-rakkudega. Kuid nende IPS-rakkude ohutuks ja tõhusaks kasutamiseks rakuteraapias on vaja täiendavaid uuringuid.
IPS-rakkude arendamiseks fibroblasti ümberprogrammeerimise käigus tuleks ES-rakkude geenide esilekutsumine ja fibroblastide geenide supressioon hoolikalt ja korrektselt läbi viia. Vastasel juhul ei tööta saadud lahtrid ES-rakkudena.
ES-rakkudel on eetilised kaalutlused. Seda saab vältida IPS-rakkude abil. IPS-rakke on ES-rakkudega võrreldes lihtne kasutada. IPS-i väljatöötamisel on aga palju väljakutseid, nagu madal efektiivsus, genoomne sisestamine, mittetäielik ümberprogrammeerimine jne. On võimalus mutatsioonide loomise osana sisse viia. DNA metüleerimine on rakkudes oluline sündmus geenide sisse- ja väljalülitamiseks ning reguleerib geenide ekspressiooni. See on oluline nii IPS-rakkude ehitamiseks kui ka geneetilise ümberprogrammeerimise ajal. Seega on vaja uurida ES-rakkude metüleerimismustreid ja arendada IPS-rakkudes välja samad mustrid, et luua ES-rakkudega täiesti identsed IPS-rakud. Ainult IPS-rakud suudavad kindlalt ja ohutult asendada ES-rakke uurimistöö ja ravi eesmärgil.
Neid rakke ei kasutata veel inimeste haiguste ravis. Neid kasutatakse endiselt loomkatsetes. IPS-rakkude konstrueerimise üks peamisi eesmärke on siiski kasutada neid Parkinsoni tõvega patsientidel ja hiljem kudede moodustamiseks ning paljude keeruliste haiguste raviks.
Joonis 01: indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude arenguprotsess
Mis on embrüonaalsed tüvirakud?
Embrüonaalsed tüvirakud (ES-rakud) on diferentseerumata rakud, mida leidub areneva embrüo sisemises rakumassis. Neile on omane võime end uuendada ja diferentseeruda täiskasvanud inimese kõikidesse rakutüüpidesse. Seega on nad tuntud ka pluripotentsete tüvirakkudena. Rakkude kiire jagunemise potentsiaal muudab need sobivaks kudede taastamiseks ja haavade paranemiseks. Embrüonaalsed tüvirakud kasvavad peamiselt kolmeks primaarseks idurakihiks, näiteks ektodermiks, endodermiks ja mesodermiks, mis hiljem eristuvad inimkeha erinevateks rakutüüpideks. Seetõttu on ES-rakud väärtuslikuks vahendiks regeneratiivses meditsiinis.
ES-rakud eraldatakse in vitro viljastatud munarakkudest, mis on välja töötatud mitu päeva vanaks embrüoks. On oluline teada, et seda mõistet „embrüonaalsed tüvirakud” ei kasutata naise kehas arenenud embrüost pärinevate tüvirakkude tähistamiseks. Mitme päeva vanusest embrüost võetud tüvirakke hoitakse laborites embrüonaalsete tüvirakkude liinidena. Kui tingimused on tagatud, on laborites võimalik säilitada diferentseerumata tüvirakke.
Embrüonaalsed tüvirakud on kõigi kehatüüpide, sealhulgas lihaste, närvide, maksa ja paljude teiste rakkude eellasrakud. Kui teadlased suudavad in vitro hooldatud ES-rakkude rakkude diferentseerumist õigesti suunata, saavad nad rakke kasutada teatud haiguste raviks, nagu diabeet, traumaatiline seljaaju vigastus, Duchenne'i lihasdüstroofia, südamehaigused ning nägemise ja kuulmislangus jne.
Joonis 02: inimese embrüonaalsed tüvirakud
Mis vahe on IPS-rakkudel ja embrüonaalsetel tüvirakkudel?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
IPS-rakud vs embrüonaalsed tüvirakud |
|
| IPS-rakud on rakud, mis on loodud in vitro, programmeerides täiskasvanud somaatilised rakud ES-rakke jäljendama. | Tüvirakke, mis on eraldatud mitme päeva vanusest embrüost, nimetatakse embrüonaalseteks tüvirakkudeks. |
| Eraldamine embrüost | |
| IPS-rakud ei ole embrüonaalsed rakud. | ES-rakud on looduslikud embrüonaalsed rakud. |
| Pluripotentsus | |
| IPS-rakud on kunstlikud pluripotentsed rakud. | ES-rakud on pluripotentsed rakud |
Kokkuvõte - IPS-rakud vs embrüonaalsed tüvirakud
IPS-rakud jäljendavad ES-rakke. Kuid need pole ES-rakkudega täiesti identsed. Mõlemad rakutüübid näitavad pluripotentsust. Mõlemal rakutüübil on suur potentsiaal kasutada koetehnoloogias ja haiguste ravis. Kuid eetiliste ja ohutute probleemide tõttu ei kasutata nende rakkude kasutamist inimeste haiguste ravis endiselt. IPS genereeritakse täiskasvanud rakkude geneetilise ümberprogrammeerimise teel. Nad ei ole embrüost isoleeritud. ES-rakud eraldatakse in vitro viljastatud munarakkudest, mis on mitu päeva vana. See on erinevus IPS-rakkude ja embrüonaalsete tüvirakkude vahel.
