A származékos őssejtek szerepe a gyógyszerfejlesztésben és a betegségek modellezésében

A legújabb kutatások szerint a férfi germinális sejtek olyan ligandumot választanak ki, amely aktiválja az EGFR jelátviteli útvonalat, és ezáltal szabályozza a germinális őssejtek (GSC) szaporodását. A Drosophila stet gén ismert, hogy fontos szerepet játszik az EGFR jelátvitelben a Rhomboid homológja révén. Az őssejtek szaporodásának szabályozása alapvető fontosságú a felnőtt szövetek fenntartása érdekében. A Drosophila oogenézise manapság modellrendszerként szolgál a sejtosztódás vizsgálatára, mivel a sejtek termelése Drosophilában néhány germinális és szomatikus őssejten alapul. A Drosophila petefészek-szteroidogenezise az inzulinszignálú jellel függ össze, amely hasonló a gerincesekéhez. Ez azt sugallja, hogy az oogenézis során végbemenő anyagcsere- és hormonális szabályozás hasonló mind Drosophilában, mind pedig a gerinceseknél.

A Drosophila melanogaster modell felhasználásával az öregedés által érintett őssejtek viselkedését is tanulmányozzák. A kutatások azt mutatják, hogy a GSC-k osztódásának üteme csökken, ahogy az organizmus öregszik, ami közvetlenül összefüggésben áll a szomatikus hub sejtek számának csökkenésével, amelyek részei az őssejt-niche-nek. Az öregedés folyamán a szomatikus sejtek funkcionális csökkenése és az őssejt populáció elöregedése szoros kapcsolatban állnak.

A sejtkultúra rendszerek már régóta használatosak a gyógyszerfejlesztésben és gyógyszertesztelésben. A rekombináns sejtvonalak, elsődleges sejtek és állatmodellek széles körben alkalmazott eszközök a gyógyszerek fejlesztésében. Az őssejtek képesek korlátlan önmegújulásra, és kontrollált differenciálódás révén fiziológiai jelentőségű sejteket tudnak generálni. E két tulajdonság lehetővé teszi számukra, hogy alternatívát kínáljanak a jelenleg használt rekombináns sejtvonalakkal és elsődleges sejtekhez képest. Azonban az őssejtek alkalmazása jelenleg korlátozott, mivel nehézségek merülnek fel a célzott differenciálódásban és a fenntartás költségei is magasak.

A sejt kultúra rendszerek hosszú idő óta alkalmazottak új gyógyszerek kifejlesztésében és tesztelésében. A sejt kultúra rendszerek hasznosak a gyógyszerek felszívódásának és kiürülésének tesztelésére, a célokkal való interakcióra, és a sejtek anyagcseréjére. Az új potenciális rákellenes gyógyszerek első szűrése gyakran murin sejteken történik, például szarkómasejteken, amelyeket elsődleges daganatokból állítanak elő és használnak gyógyszerek tesztelésére növekedési inhibíciós vizsgálatokkal.

A sejteket általában két-három osztódási cikluson keresztül tenyésztik, miközben gyógyszereket adnak hozzájuk, és az élő sejtek számát egy hemocitométerrel vagy elektronikus sejtszámlálóval mérik. Különböző metabolikus festékek segítik a vizsgálatokat, és a megbízható módszerek közé tartoznak a színváltozások mérésén alapuló rendszerek, mint a MTT és WST teszt. Az Alamar-blue egy népszerű metabolikus festék, amely a sejtek növekedését detektálja. A festékek színváltozása az anyagcsere-aktivitás vagy a csökkentés révén mérhető a plate-readerek segítségével, amely közvetlenül arányos a sejtek számával.

A potenciális gyógyszerek laboratóriumi állatmodellekkel végzett szűrése során további releváns adatokat kell nyerni, különösen a toxikus hatások mérésére, amelyek emberi alkalmazás esetén is fontosak. A sejtkultúrás szűrési rendszerek használata azonban nem mindig képes teljes mértékben tükrözni a humán állapotokat, és a vizsgálatok eredményei gyakran csalódást okoznak a klinikai kísérletek során. Ezért fontos, hogy a gyógyszerek fejlesztése során figyelembe vegyük azokat a modelleket, amelyek a legjobban képesek reprodukálni az emberi betegségek környezetét.

Hogyan regenerálódik az emésztőrendszer és mi az orvosi jelentősége?

Az emésztőrendszerben, különösen a gyomorban és a vastagbélben, különböző sejtvonalak magas koncentrációja figyelhető meg. A gyomorban nyáksejtek, parietális sejtek és fősejtek találhatóak, míg a vastagbélben a pohársejtek és a bélregenerációval foglalkozó oszlopsejtek alkotják az alapot. A bélregeneráció folyamata számos tényezőtől függ, beleértve a szövetek közötti szignálzást, a genetikai programozott sejtszakaszokat és a sejtek "helyi címzését", ami lehetővé teszi a regenerációt. A mechanizmusok különböznek attól függően, hogy a regeneráció fokozott mértékű, mint például szülés utáni időszakban, vagy kemoterápiás kezelés után.

A bélsejtek regenerációja elsősorban a crypt fission (bélbolyhok osztódása) révén történik, amely a bél alapján kezdődik. A crypt fission során a bélbolyhok osztódásával új sejtek keletkeznek, és két új crypt keletkezik. Az új crypt fokozatosan növekszik, és ismételten osztódásra képesek. A sejtek, amelyek a crypt fission folyamata során osztódnak, különböző típusú osztódást követhetnek: r osztódás (amely egyetlen őssejtet eredményez), p osztódás (amely két őssejtet eredményez), vagy q osztódás (amely nem eredményez őssejtet).

A fission folyamata fontos, mivel a bélsejtek regenerálódásához szükséges növekedési faktorok, például az EGF (epidermális növekedési faktor), hatással vannak a bélbolyhok méretének növekedésére. Fontos megérteni, hogy a bélfalon keresztül történik az emésztés és az anyagok felszívódása, míg csak egyetlen réteg epiteliális sejt biztosítja az interfészt a bél és a véráram között. Ezt figyelembe véve a bél képes agresszív immunválaszt adni a bekerült patogén anyagok ellen. A bél nyálkahártyájában található speciális Paneth-sejtek például antimikrobiális anyagokat, defensineket választanak ki, míg más sejtek proinflammatorikus citokineket termelnek.

A bél egészsége tehát szoros kapcsolatban áll az immunrendszer szabályozásával. Az egészséges bélben az immunválaszok finoman hangoltak annak érdekében, hogy támogassák a tápanyagok felszívódását és megakadályozzák a káros hatásokkal járó túlzott immunválaszokat. A legújabb kutatások alapján a bél nyálkahártyájának állapota a gyulladásos bélbetegségek, például a Crohn-betegség és a cöliákia hátterében állhat. Az emésztőrendszerben fennálló krónikus gyulladás és a bél epiteliális védekezőképességének csökkenése súlyos következményekkel járhat, mint például autoimmun betegségek kialakulása, beleértve a rheumatoid arthritis-t is.

A bélregeneráció tehát nem csupán mechanikai folyamat, hanem szoros kapcsolatban áll a helyi és szisztémás immunválaszokkal, amelyek meghatározzák a bél egészségének fenntartását. A bélbetegségek kezelésére alkalmazott gyógyszerek gyakran a gyulladáscsökkentésre és a tünetek kezelésére összpontosítanak, miközben a bél mechanizmusaira hagyatkoznak a gyógyuláshoz. Azonban a genetikailag hajlamos egyének esetében, vagy olyan esetekben, amikor a betegség már előrehaladott stádiumba lépett, az önálló gyógyulás nem elégséges, és orvosi beavatkozások szükségesek.

A legújabb kutatások azonban arra engednek következtetni, hogy a regeneratív orvostudomány új irányokat kínálhat a bélbetegségek kezelésében. A hematopoietikus őssejtek alkalmazása már egyes betegeknél, különösen a rákos betegek körében, megmutatta potenciálját az inflammációs bélbetegségekkel kapcsolatos enyhülésre. Egyes klinikai kísérletek, mint például a Seattle-i Egyetem kutatásai, már drámai eredményeket mutattak, és a jövőben ezek a kezelési lehetőségek segíthetnek a bélbetegségek gyógyításában is, nem csupán tüneteik kezelésében.