Miodrag Stojkovic

Nis, 20/03/2008

Struktura DNK

Nis, 20/03/2008

Dr. Watson

Nis, 20/03/2008

Organizacija genetskog materijala

Nis, 20/03/2008

Microarray chip

Nis, 20/03/2008

cell cycle and proliferation

transcription and nucleic acid binding

ribosomal

protein processing

oxidative stress and DNA repair

humoral and cellular immunity

electron transport

signalling

ECM components and receptors

cytoskeleton

metabolism

uncharacterised

cell cycle and proliferation

transcription and nucleic acidbinding

ribosomal

protein processing

oxidative stress and DNA repair

humoral and cellular immunity

electron transport

signalling

ECM components andreceptors

cytoskeleton

metabolism

uncharacterised

Molekularna karakterizacija

Nis, 20/03/2008

Diferencijacija

Nis, 20/03/2008

Terminologija

• Oplodjena jajna celija je totipotentna, daje sve i razlicite tipove celija ljudskog organizma.

• Pluripotentna maticna celija takodje daje sve tipove celija organizma osim onih koje su potrebne da se razviju u kompletni fetus.

• Maticna celija koja daje ne sve ali vise vrsta celija je multipotentna.

Nis, 20/03/2008

Istorija• 60-tih proslog veka, naucnici otkrivaju da kostana srz

sardzi najmanje dva tipa maticnih celija:i) hematopoetske, stvaraju sve tipove krvnih celija ii) kostana srz (stromalne celije) koje daju kosti, hrskavicu, masno i fibrozno vezivno tkivo.

• 90-tih naucnici prihvataju da i odrasli mozak sadrzi maticne celije koje imaju mogucnost da stvaraju tri celijska tipa: astrocite, oligodendrocite, i neurone.

• Krv iz pupcane vrpce, celije iz placente, fetusa, tkiva I organa …adultne maticne celije

• 1998 izolovane prve linije ljudskih embrionalnih maticnih celija

Nis, 20/03/2008

Kljucni izvori maticnih celija su ljudsko telo i rani embrioni

Nis, 20/03/2008

Adultne maticne

celije

Nis, 20/03/2008

Rani ljudski razvoj

Nis, 20/03/2008

Preimplantaciona genetska diagnostika

Nis, 20/03/2008

Derivacija ljudskih embrionalnih maticnih celija

Nis, 20/03/2008

Embrioni koji su stali u razvoju…

Nis, 20/03/2008

…kao izvor maticnih celija

Nis, 20/03/2008

Karakterizacija ljudskih embrionalnih

maticnih celija

Nis, 20/03/2008

Slicnosti i razlike izmedju embrionalnih i adultnih maticnih celija

• Embrionalne su pluripotentne. • Adultne su multipotentne. • Veliki broh embrionalnih maticnih celija je lako cuvati

pod in vitro uslovima.• Adultne su retke u zrelom tkivu a metod za njihovo

ekspandiranje je ogranicen. • Adultne koje poticu od bolesnika mogu se vratiti istom

bolesniku bez imunosupresije.• Embrionalne bi bile odbacene bez imunosupresije.

• Imaju razlicite markere.

Nis, 20/03/2008

Osobine

Sve maticne celije, bez obzira na njihovo poreklo imaju tri zajednicke osobine:

1. Dele se i daju maticne celije za vrlo dugi period (neke ne stare);

2. Nisu specijalizovane;

3. Daju specijalizovane celije.

Nis, 20/03/2008

Zasto nam maticne celije trebaju?

• Studiranje razvojne biologije i poremecaja vezanih za nju

• Otkrivanje novih polipeptida, faktora rasta i diferencijacija

• Model za ljudske bolesti pod in vitro uslovima koristeci:– Otrivanje novih lekova i putem toksikologije

• Celijska terapija• Inzenjering tkiva i organa• Kraj upotrebe imunosupresije kod transplantacije?

Nis, 20/03/2008

Mehanizmi koji drze misje i ljudske embrionalne maticne celije u pluripotentnom stanju

Nis, 20/03/2008

Manipulacija gena putem RNK interferencije kod maticnih celija

NANOG

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

Nor

mal

ised

Rat

io

(Tar

get/

GA

PD

H)

NANOGP1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

Nor

mal

ised

Rat

io

(Tar

get/

GA

PD

H)

A

hES-NCLNT2-SP12

GAPDH

NANOG

N NG GB

A B

DC

EC

ES

Nis, 20/03/2008

RNK interferencija

Nis, 20/03/2008

RNK interferencija

Nis, 20/03/2008

Regulacija NANOG-aTERT

0

1

2

3

4

5

6

7

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

No

rmal

ise

d R

atio

(T

arg

et/P

BG

D)

GATA6

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

No

rmal

ise

d R

atio

(T

arg

et/G

AP

DH

)

LAMININ B1

0

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

No

rmal

ise

d R

atio

(T

arg

et/G

AP

DH

)

CDX2

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

No

rmal

ise

d R

atio

(T

arg

et/G

AP

DH

)N

orm

alis

ed

Rat

io

(Ta

rge

t/GA

PD

H)

GATA4

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

AFP

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

No

rmal

ise

d R

atio

(T

arg

et/G

AP

DH

)

GATA2

0

0.5

1

1.5

2

2.5

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

No

rmal

ise

d R

atio

(T

arg

et/G

AP

DH

)N

orm

alis

ed

Rat

io

(Ta

rge

t/GA

PD

H)

NODAL

hES-NCL1 H1 NT2-SP12

0

0.5

1

1.5

2

GATA6

GFP siRNA

NANOG siRNA

AFP

GFP siRNA

NANOG siRNA

GATA6

GAPDH

NT2-SP12NG

hES-NCL1NG

Nis, 20/03/2008

Maticne celije i regenerativna medicina

• Lista cekanja za transplantaciju organa je porasla triputa dok je u isto vreme lista davaoca organa vrlo kratka

• Veliki broj degenerativnih oboljenja • Razvoj novih lekova• Resenje: adultne i embrionalne maticne celije

Nis, 20/03/2008

Neuronalne celije

Nis, 20/03/2008

Tretman

Nis, 20/03/2008

Tretman

Nis, 20/03/2008

Diferencirane embrionalne i celije sa neuronalnim karateristikamaTuj1

Tuj1 Glut A2B5

GliaNeur.

Nis, 20/03/2008

Fig. 1. Functional characterization of an animal-free stem cell line (n=35). A: Voltage-gated currents evoked by a family of depolarizing steps in a neuron-like stem cell (5-7 days old), showing an early inward current typical of voltage-gated Na+ channels and a delayed outward current of voltage-gated K+ channels, both necessary for obtain action potentials. B: Current-to-voltage plot of the currents showed in A for the inward and outward currents wich fits with the behaviour of the K+ and Na+ channels from an excitable cell (KCl in the pipette). C: Action potentials evoked by the injection of 20pA to the cell in the current-clamp configuration (KCl in the pipette). D: Na+ current (n=24) evoked by a depolarizing step to –20mV (VH: -70mV). D: K+ current (n=35) evoked in a different neuron by a depolarizing step to +60mV. The current was blocked by 4-AP by the 756% (n=10). E: Whole-cell currents evoked by GABA 100M (n=28 from 35). Bicuculine (n=10) was employed at the same concentration to block the currents.

-1500

-500

500

-40 -20 0 20

I (pA)

V (mV)

-60mV

+30mV

-40mV

GABA (100M) GABA/Bic (100M)

+4-AP (2mM)

Transmitter sensitivityF

A B

E

D

+60mV

-20mV

VH

VH

C

20pA

Nis, 20/03/2008

Srcane misicne celije iz plasticne solje

Nis, 20/03/2008

Srcane misicne celije iz embrionalnih maticnih celija

Nis, 20/03/2008

Maticne celije

Nis, 20/03/2008

Srcane celije i novi lekovi

Contraction (vertical displacement)

Calcium dynamics

0

2

4

6

8

10

12

Vert

ical d

isp

lace

men

t μ

m

10 sec

2

4

6

8

10

12

Vert

ical d

isp

lace

men

t μ

m

10 sec1 mM bile acid

scanning ion conductance microscopy

Nis, 20/03/2008

Maticne celije diferencirane u celije krvi

Nis, 20/03/2008

Roznjace iz embrionalnih maticnih celija

Nis, 20/03/2008

Oplodnja, kloniranje,

maticne celije,

epigenetika

Nis, 20/03/2008

Organi kloniranih zivotinja

jetra srce bubreg kosti

Nis, 20/03/2008

Derivacija maticnih celija iz kloniranih embriona

Nis, 20/03/2008

Klonirani embrioni

Nis, 20/03/2008

Derivation of patient-specific stem cells

donor cellenucleated human oocyte

NT-zygot NT-blastocyst pluripotent ESC

somatic cell

NT

Cell Fusion

pluripotent ESC donor cell pluripotent SC

Genetic Manipulation

c-MYC, KLF4, OCT-3/4, SOX2

somatic cell iPSdefined factors

OCT-3/4, SOX2, NANOG, LIN28

Strategije za dobijanje pluripotentnih maticnih celija

Nis, 20/03/2008

Genome-Wide Scan for Seven Human Diseases

Buducnost vec pocela:Srcane celije iz celije koze

Sve celije iz celije kozeNasledne bolesti u plasticnoj

solji

Celije po meri

Nis, 20/03/2008

                      

                                

Med. fakultet Kragujevac