Przejdź do głównej zawartości

Niesamowita animacja – podróż do źródeł krwi

Naukowcy z Boston Children's Hospital opublikowali badanie, w którym pokazali powstanie i dalsze losy macierzystych komórek hematopoetycznych, które są źródłem komórek krwi. Wzbogaca ono wiedzę o niezbędnych do funkcjonowania organizmu procesach, zachodzących m.in. po przeszczepie szpiku kostnego.  Publikacji towarzyszy profesjonalna animacja przygotowana w dwóch wersjach.






Źródłem komórkowych składników krwi są hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC), zwane też krwiotwórczymi komórkami macierzystymi (KKM). Mają one zdolność do ciągłych podziałów, samoodnowy oraz różnicowania się do komórek progenitorowych różnego typu. I dalej do krwinek czerwonych, krwinek białych i płytek krwi. Cały proces nazywany jest hematopoezą(hemopoezą).

Macierzyste komórki krwiotwórcze (KKM) mają zdolność do zasiedlania się w organizmie, jeżeli zostaną do niego odpowiednio wprowadzone. Ta właściwość wykorzystywana jest w przeszczepach szpiku kostnego i samych macierzystych komórek krwiotwórczych (HSCT). Zabiegi te wykonywane są, gdy układ krwionośny nie pracuje prawidłowo, przy nowotworach i wielu chorobach układu odpornościowego. Po przeszczepie pacjent dostaje nowe, prawidłowo działające „fabryki” komórek krwi. Pod warunkiem, że przeszczep się przyjmie…

Z uwagi na masowe wykorzystanie tych sposobów leczenia, od dawna trwają dokładne badania procesów krwiotwórczych. Jednak niektóre z nich są trudne do obserwacji, ponieważ zachodzą w kościach. Dlatego zespół wykorzystał model badawczy w postaci embrionów ryby danio pręgowanego. W embrionie kręgowca pierwotnym źródłem macierzystych komórek krwiotwórczych są komórki śródbłonka (endothelium) aorty grzbietowej. Aby obserwować ich przemieszczanie się pod mikroskopem, stworzono genetycznie zmodyfikowane danio, których KKM były wyznakowane białkami fluorescencyjnymi GFP i Cherry.

Jednym z elementów badania jest animacja z lektorem w dwóch wersjach: opowiedziana bardziej szczegółowo, dla osób nieco zorientowanych w biologii, oraz wersja uproszczona z prostszym językiem. Wybór pozostawiamy naszym czytelnikom:

Wersja uproszczona (Boston Children's Hospital):



Wersja szczegółowa (Cell):




Komórki KKM po odróżnicowaniu się od komórek aorty były niesione naczyniem do momentu przyczepienia się do ściany naczynia krwionośnego. Na swojej powierzchni posiada receptory CXCR4, dzięki czemu przyczepiają się do ściany naczynia krwionośnego w miejscu, gdzie są białka SDF-1. Następnie pod wpływem cząsteczki sygnałowej KKM przeciskają się na zewnątrz naczynia, po czym otaczane są przez komórki śródbłonka.

Najprawdopodobniej w ten sposób powstaje struktura zwana niszą. Otulona macierzysta komórka krwiotwórcza jest mocowana do pobliskiej komórki zrębowej (stromal cell). W embrionie to miejsce znajduje się w części ogonowej, ale taki sam powielany jest w kościach, gdzie KKM mocowana jest przez komórkę podścieliska szpiku kostnego.

Na podstawie obrazów mikroskopowych udało się stworzyć trójwymiarowy obraz procesu otulania i łączenia komórek. Pod wpływem sygnałów odbieranych z komórki zrębowej KKM zaczyna się dzielić, komórka potomna wchodzi do światła naczynia i podróżuje do miejsca, gdzie tworzy następną niszę. Gdy trafi do organu odpowiedzialnego za produkcję krwinek, prócz dzielenia się do kolejnych KKM może wytwarzać komórki progenitorowe komórek krwi. U ryby Danio jest to nerka, u płodu ssaka wątroba a później szpik kostny. Prócz ryby w badaniu wykorzystano też komórki wątroby embriony myszy, gdzie uzyskano potwierdzające wyniki.

Trójwymiarowy obraz niszy, symulowany na podstawie zdjęć z mikroskopu elektronowego (Zon i inni, 2015)

Wyniki wskazują, że powstawanie nisz jest procesem dynamicznym (wyzwalanym i być może kierowanym przez komórkę macierzystą) a nie jak wcześniej uważano statycznym (określona liczba nisz zasiedlanych przez KKM). Jednak zobrazowanie tych procesów nie jest jedynym osiągnięciem opisanym w badaniu. Dzięki genetycznemu obrazowaniu chemicznemu udało się ustalić, że związek lykorina bierze udział w interakcji pomiędzy niszą a krwiotwórczą komórką macierzystą. Pod wpływem związku znacznie więcej komórek macierzystych zasiedlało tkanki ogonowe i zmieniał się czas jej przebywania w niszy.

Lykorina (lycorine) jest toksycznym alkaloidem roślinnym występującym m.in. w żonkilach. Od pewnego czasu jest rozpatrywana jak lek przeciwnowotworowy i przeciwzapalny. Teraz lykorina wydaje się być dobrym kandydatem do wspomagania przeszczepu szpiku i krwiotwórczych komórek macierzystych.





Opracowanie: Seweryn Frasiński

źródła:
Gauza M., Urbanowicz I., Komórki macierzyste i ich zastosowanie w chorobach hematoonkologicznych Stem cells and their practical application in hematooncologic disorders. J. Lab. Diagnostics, 2014; 50: 241–248.
Markowska- A., Jańczyk- K., Brzóska- E., Rola SDF-1 w procesach regeneracji i nowotworzenia The role of SDF-1 in regeneration and cancerogenesis process. Postep. Hig Med Dosw, 2012; 67: 29–38.
Tamplin O.J., Durand E.M., Carr L.A., Childs S.J., Hagedorn E.J., Li P. et al., Hematopoietic Stem Cell Arrival Triggers Dynamic Remodeling of the Perivascular Niche. Cell, 2015; 160: 241–252.




Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Spermatogeneza + Schemat przebiegu spermatogenezy

Spermatogeneza Definicja procesu Spermatogeneza jest procesem przebiegającym w gonadach osobnika męskiego. Ma on na celu wytworzenie męskich komórek rozrodczych – plemników . Przebieg spermatogenezy ryc. 1. Schemat przebiegu spermatogenezy Podstawą do rozpoczęcia spermatogenezy są pierwotne komórki płciowe zwane też  komórkami prapłciowymi (gonocyty) .  Zawartość materiału genetycznego w tych komórkach to 2n. W stadium płodowym komórki te dzielą się mitotycznie, zwiększając swoją liczbę. Część degeneruje, cześć przechodzi do spoczynku (stadium prespermatogonialne). Ok. 3 miesiąca życia z komórek prapłciowych tworzą się spermatogonia , z których powstają natomiast  spermatocyty I rzędu  – największe komórki ( 3-4 rok życia ). Te ostatnie to komórki z ilością materiału genetycznego 2n, powstałe również w wyniku podziałów mitotycznych. Wydarzenia te są etapem nazywanym  spermatogoniogenezą . Po niej następuje kolejny,  spermatocytogeneza . Rozpoczyna się

Rozmnażanie storczyków - keiki

Storczyki wytwarzają nasiona, jednak ich wysiew i otrzymywanie dorosłej rośliny jest czasochłonne i nie zawsze skuteczne. 

Bluszcz - roślina w kulturze, sztuce, religii

Bluszcz pospolity ( Hedera helix L . ) jest gatunkiem zwanym wiecznie zielonym pnączem. Hedera helix L. należy do rodziny araliowatych ( Araliaceae ) i jest jedynym jej przedstawicielem w polskiej florze. Stanowi on również jedyne polskie pnącze o liściach zimotrwałych. Siedliska posiada on w lasach całej Polski. Podlega on jednak ochronie prawnej, mimo że jest gatunkiem inwazyjnym. Występuje on w całej Europie i Azji Mniejszej.

Aparaty szparkowe

Aparat szparkowy to niezwykle ważny element funkcjonalny rośliny. 

Ajoloty, czyli „węże z łapkami”

Co wyjdzie ze skrzyżowania węża, kreta i dżdżownicy? Komisja etyczna ds. nauki tym się nie zainteresuje, bo coś takiego już istnieje w naturze. W Meksyku żyją 4 endemiczne gatunki gadów z rodziny Bipedidae, przypominające węże z krecimi łapkami.