Matične stanice – novi alat za regeneraciju

Srećko Gajović

Hrvatski institut za istraživanje mozga

Možemo li učiniti nešto više?

Novi terapijski pristup:terapija stanicama

• Stalni izvor terapijski djelatnih molekula– Biofarmakološki nadomjestak, biološka pumpa

• Nadomjesna terapija stanicama

Medicus curat, natura sanat.

Terapija stanicama već postoji!

Neke se stanice ne obnavljaju:

• Srčane mišićne stanice • Živčane stanice

Terapija matičnim stanicama

Što su matične stanice?

• Svojstvo samoobnavljanja– Mogućnost brzog umnažanja

• U slučaju potrebe od njih nastaju djelatne stanice– Same matične stanice nemaju izvršne uloge

Izvori matičnih stanica

• Embrio• Fetus• Novorođenče• Odrasli

Matične stanice odrasle jedinkeMatična stanica

Smještaj u tkivu napr. u koštanoj srži

Genetski program

umnažanje

Obnavljaju tkiva ili krv

tijekom cijelog života

Krvotvorne stanice mogu stvoriti preko 1 milijarde krvnih stanica na dan!

rijetke<1/10,000 stanica

Hijerarhija matičnih stanica

• Totipotentne (omnipotentne)• Pluripotentne (multipotentne)• n-potentne• Prastanice (progenitorne stanice)• Bipotentne• Unipotentne• Preteče (prekursori)

Primjer diferencijacijaskog slijeda

Embrionalna matična stanica

Živčana matična stanica

Živčana stanica

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B

Diferencirana (djelatna) stanica

Matična stanica C

Preteča

Prastanica

…

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča N2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Diferencijacija

Matična stanica A

Matična stanica B1

Diferencirana (djelatna) stanica 1

Matična stanica C1

Preteča 1

Prastanica 2

…

Matična stanica B2

Matična stanica C2 Matična stanica C3

Prastanica 1

Preteča 2

Diferencirana (djelatna) stanica 2

Problemi u primjeni matičnih stanica

• Neučinkovitost - štetnost• Imunološko odbacivanje• Stvaranje tumora

Primjer: živčane matične stanice

Izvori živčanih matičnih stanica

• Embrionalne matične stanice(engl. embryonic stem cells, ES cells)

• Fetalni mozak (mozgovi)• Odrasli mozak?• Odrasla koštana srž?• Krv iz pupkovine?

Što želimo postići živčanim matičnim stanicama?

• Nastanak dovoljnog broja stanica koje:– Izgledaju kao živčane (imaju dendrite, somu i aksone)– Izlučuju neurotransmitere– Imaju receptore za neurotransmitere– Čine djelatne sinapse– Uključene su u djelatne neuronske krugove– Uključene su u ispravno djelovanje u sklopu područja u

kojem su smještene

Izvori živčanih matičnih stanica

• Embrionalne matične stanice(engl. embryonic stem cells, ES cells)

• Fetalni mozak (mozgovi)• Odrasli mozak?• Odrasla koštana srž?• Krv iz pupkovine?

Mathew Kaufman (photographed on October 21,1994; Strasbourg, France)

Embrionalne matične stanice (engl. embryonic stem (ES) cells)

Dokazi totipotentnosti embrionalnih matičnih stanica

• In vitro (u kulturi stanica)• In vivo (vratiti ih natrag u razvitak zametka)

Embrionalne matične stanice (engl. embryonic stem (ES) cells)

Neuron-like cells after differentiation of ES cells (10-6 M retinoic acid, after 5 days of culture)

Izvori živčanih matičnih stanica

• Embrionalne matične stanice(engl. embryonic stem cells, ES cells)

• Fetalni mozak (mozgovi)• Odrasli mozak?• Odrasla koštana srž?• Krv iz pupkovine?

Izvori živčanih matičnih stanica

• Embrionalne matične stanice(engl. embryonic stem cells, ES cells)

• Fetalni mozak (mozgovi)• Odrasli mozak?• Odrasla koštana srž?• Krv iz pupkovine?

Izvori živčanih matičnih stanica

• Embrionalne matične stanice(engl. embryonic stem cells, ES cells)

• Fetalni mozak (mozgovi)• Odrasli mozak?• Odrasla koštana srž?• Krv iz pupkovine?

Terapija stanicama

Terapija stanicama

Izvori živčanih matičnih stanica

• Embrionalne matične stanice(engl. embryonic stem cells, ES cells)

• Fetalni mozak (mozgovi)• Odrasli mozak?• Odrasla koštana srž?• Krv iz pupkovine?

Krvotvorne Mezenhimske matične stanice matične stanice(HSCs) (MSCs)

CD133+CD34+ CD34- CD45- CD90+

Krv iz pupkovine

UCMSC: kako izgledaju?

7 tjedana 53 tjedana

Dolly

Medicina budućnosti