PURA MUÑOZ-CÁNOVES: věnováno práci
pojem kmenových buněk, byl vytvořen na konci devatenáctého století, aby navrhla myšlenku společné progenitorové buňky pro různé krevní lineages1,2. Existence tohoto progenitoru, nazývaného hematopoetická kmenová buňka (HSC), byla konečně prokázána v roce 1960. Objev HSCs vedl k definování konceptu kmenových buněk jako self-obnovují buňky umístěny na vrcholu hierarchie, což vede k řadě plně diferencované, specializovaných typů buněk na konci hierarchie větví., Tento typ vyhrazené dospělé kmenové buňky byl od té doby identifikován v několika tkáních.
druhým jasným příkladem vyhrazené populace kmenových buněk jsou satelitní buňky kosterního svalu4. Existuje mnoho paralel mezi těmito buňkami a HSCs. Oba sídlí ve specializovaných, ochranných výklencích-HSCs v kostní dřeni a satelitních buňkách ve svazcích svalových vláken (myofibrů). Výklenek umožňuje oba typy buněk existují v latentním stavu až do potřebné, a rozdělit tak málo, jak je to možné, aby se minimalizovalo riziko hromadění škodlivých genetických mutací., A, jako HSCs, satelitní buňky jsou aktivovány a dělení v reakci na poškození, následně self-obnovují a rozlišování do nově regenerované myofibres podél jednosměrné, hierarchické pathway5 (Obr. 1a).
Obrázek 1 / profesionální a fakultativní kmenové buňky. a, satelitní buňky jsou vyhrazené (profesionální) populace svalových kmenových buněk. Za normálních podmínek (v homeostáze) jsou satelitní buňky spící (nejsou zobrazeny)., Po poškození svalů se kmenové buňky začnou samoobnovovat (zakřivená šipka) a vytvářet řadu mezilehlých potomků. Diferenciační kaskáda končí tvorbou plně diferencovaných, zralých svalových buněk nazývaných myofibry, které obsahují více jader. b, naproti tomu játra neobsahují žádné známé profesionální kmenové buňky. Při homeostáze udržují progenitorové buňky jak pro hlavní typ jaterních buněk (hepatocyty), tak proliferující buňky žlučovodů svou vlastní populaci., Následující poškození, tyto unipotent předci také může získat bi-potenciál předek státu (tady zobrazeno pro potrubí buňky), z něhož mohou self-obnovit a vést k oběma hepatocytů a potrubí buněk. Zda existuje bi-silný progenitor v homeostáze, ještě není potvrzeno (není zobrazeno).
HSCs byly poprvé identifikovány prostřednictvím experimentů, které prokazují, že kostní dřeň mohla osídlit krevní systém myší, jejichž vlastní dřeně byl destroyed3., Stejně tak studie sledování buněk a experimenty, při nichž byly satelitní buňky roubovány do poškozeného svalu, ukázaly, že oprava myofibru zahrnuje přímou účast satelitních buněk. Myši geneticky vyčerpané satelitními buňkami navíc postrádají schopnost vytvářet nové myofibry, což potvrzuje satelitní buňky jako skutečné dospělé kmenové buňky (přezkoumáno v ref. 5).
Ale i když se pokusí najít takové vzácné, „profesionální“ kmenové buňky byly úspěšné v některých tkáních, v jiných kmenových buněk-jako procesy mohou být pestřejší., Ve skutečnosti je zřejmé, že v některých případech může oprava zahrnovat regresi diferencovaných buněk do méně diferencovaného stavu, ze kterého repopulují tkáň. To je v ostrém kontrastu se situací v krvi a v kosterním svalu; dedifferentiation dalších specializovaných typů buněk nemůže kompenzovat HSC nebo satelitní buňky loss6,7.,
nedostatek zjevné fyzické kmenových buněk populace v některých tkáních má vyzváni stále ostrý výzvy k definici dospělých kmenových buněk jako samostatné entity, které následují jednosměrný hierarchie, a to vedlo k volání pro důrazem na více rozmanité, plastické vlastnosti kmenových buněk. Ale přesunout zaměření od profesionálních kmenových buněk riskuje negovat výhody identifikace a porozumění těmto vyhrazeným populacím.,
schopnost používat profesionální kmenových buněk pro transplantaci experimenty dělá buněk jednodušší využít pro terapie a experimenty, než více-plastové kmenových buněk-jako populace. Transplantace HSC se ve skutečnosti stále častěji používá k léčbě řady onemocnění, včetně krevních, metabolických a imunologických poruch a některých rakovin8. Satelitní buňky transplantace jsou slibným nástrojem pro léčbu onemocnění svalů, zejména těch, které souvisejí se snížením počtu satelitních buněk a zhoršení regenerační schopnosti, jako je stárnutí-související a dědičné svalové disorders9., Uprostřed výzev k rozšíření definice kmenových buněk bychom měli mít na paměti, že dosud neznámé, vyhrazené populace kmenových buněk mohou stále čekat na objev. Jejich identifikace by mohla mít zásadní klinické důsledky.
MERITXELL HUCH: Regenerace na volání
na Rozdíl od krve a svalové kmenové buňky, které jsou umístěny v chráněných výklenky, epiteliálních tkáních, které lemují nebo bud z těla trubky jsou často vystaveny na vnější nebo vnitřní stresory., Jako HSC-jako větvení hierarchie, v níž jeden předek sedí na vrcholu přímé linii potomci se jeví velmi nebezpečné evoluční řešení pro tento typ tkáně — závislost na jediném „master“ buňka by se dal tkáně na riziko rozpadu by se, že typ buňky zemřít. Alternativní přístup zahrnující překrývající se hierarchie se dvěma nebo více vstupními body se jeví jako bezpečnější způsob řešení problému. Tato myšlenka naznačuje, že musí existovat fakultativní kmenové buňky, které mohou v případě potřeby působit jako kmenové buňky, ale ne vždy tak činí.,
diskuse o tom, zda hierarchické HSC-jako model se hodí jiné systems10 byla ovlivněna tendence výzkumných pracovníků, aby zvážila normální varhany údržbu (homeostázy) jako ekvivalent k regeneraci a opravy, i přes velmi rozdílné vnitřní buněčné odpovědi se podílejí dva jevy. Oprava často vyžaduje vyšší úroveň proliferace než homeostáza-proto kmenové buňky kostní fide, které mohou zprostředkovat homeostázu, nemohou vždy repopulovat poškozenou tkáň. Tady přicházejí fakultativní kmenové buňky.,
jeden příklad tohoto jevu lze nalézt ve střevním epitelu, který je vysoce proliferativní jak při homeostáze, tak po poranění. Populace vyhrazených kmenových buněk udržuje tuto tkáň za normálních podmínek. Ty jsou známé jako kryptobazické sloupcové buňky a samy se obnovují a diferencují do několika typů buněk. Nicméně, pokud tkáň je zraněn, nebo kmenových buněk populace vyčerpány, non-proliferace buněk, které se začaly rozlišovat nebo dokonce plně vyzrálé může vrátit do kmenových buněk-jako státní pomoci znovu osídlit tissue11., Buněčná plasticita je tedy klíčem k údržbě střev v různých podmínkách.
na Rozdíl od střeva, většina tkání podstoupit buněčnou obnovu jen pomalu v každodenním životě, a vykazují zvýšenou proliferační kapacitu, která jim umožňuje opravit některé (ale ne všechny) struktur po zranění. Několik tkání, které mají obvykle nízký obrat, včetně jater a plic, se však může po zranění zcela regenerovat. Buňky, které umožňují tuto pozoruhodnou odpověď, byly rozsáhle zkoumány a poskytly další příklady fakultativních kmenových buněk.,
plíce, stejně jako střevo, mají populaci skutečných kmenových buněk podobných „HSC“, které udržují dýchací cesty pomocí homeostázy. Po poranění mohou zralé diferencované buňky zvané klubové buňky dediferencovat a chovat se jako fakultativní kmenové buňky12, 13. Naproti tomu existence jakékoli vyhrazené kmenové buňky v játrech musí být ještě potvrzena. Během homeostázy se zdá, že dva typy jaterních buněk, hepatocyty a duktální buňky, udržují své příslušné typy buněk proliferací., Ale po poškození, alespoň u zebrafish14 a mice15, vznikají fakultativní kmenové buňky z diferencovaných buněk nazývaných cholangiocyty. U myší, cholangiocytes vrátit k bi-silný kmenových buněk-jako stát, který usnadňuje regeneraci oba hepatocytů a duktální cells15 (Obr. 1b).
tyto tři příklady zdůrazňují způsoby, jak různé orgány vyřešily podobné problémy., To přináší na mysl, přírodní-výběr tlaky, které vedou různé skupiny zvířat k dosažení různých řešení společných prostředí výzvy — rozvoj různých strategií boje proti extrémní chladné počasí na pólech, například. Je lákavé spekulovat, že bitva o udržení tkání v náročném prostředí, které zahrnuje neustálý obrat a vystavení poškození, vedla k existenci řady záložních strategií, kterými fakultativní kmenové buňky pomáhají zajistit integritu tkání., Definice kmenových buněk, která zahrnuje existenci celé řady těchto typů plastových buněk, je nezbytná, pokud máme skutečně pochopit povahu regenerace.