Projekti / Programi
Inducirane pluripotentne matične celice pri kozi.
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.02.01 |
Biotehnika |
Živalska produkcija in predelava |
Genetika in selekcija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B400 |
Biomedicinske vede |
Zootehnika, živinoreja, vzreja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.02 |
Kmetijske vede in veterina |
Znanost o živalih in mlekarstvu |
reprogramiranje, inducirane pluripotentne matične celice, pluripotentnost, mlečna žleza
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
28505 |
dr. Jernej Ogorevc |
Živalska produkcija in predelava |
Vodja |
2013 - 2015 |
137 |
Organizacije (1)
Povzetek
IZHODIŠČA: Inducirane pluripotentne matične celice (angl. induced pluripotent stem cells, iPSCs) so matične celice, ki jih pridobimo z direktnim reprogramiranjem diferenciranih (somatskih) celic. Tako reprogramirane celice kažejo lastnosti embrionalnih matičnih celic (angl. embryonic stem cells, ESCs), ki jih pri domačih živalih, zaradi pomanjkanja znanja, težko izoliramo in vzdržujemo v celični kulturi. Koza je zaradi relativno kratke brejosti in zgodnje spolne zrelosti odličen model za preučevanje fetalnega razvoja in laktacije ter izjemnega pomena za proizvodnjo humanih rekombinantnih proteinov v mlečni žlezi. Celični tipi, prisotni v mlečni žlezi, se zaradi dinamičnih ciklov med laktacijo in involucijo (diferenciacija, proliferacija, apoptoza) zdijo primeren model za preučevanje reprogamiranja. Potencial reprogramiranja celic mlečne žleze je bil že dokazan z metodo jedrnega prenosa (kloniranje ovce Dolly), medtem ko je o direktnem reprogramiranju malo znanega. ZNANSTVENI PROBLEM: Do nedavno je bilo matične celice mogoče pridobivati le iz zarodkov v zgodnjih stopnjah razvoja (embrionalne matične celice). Posledica tega, posebej pri uporabi človeških zarodkov, so etični pomisleki in pravne omejitve za raziskovalce. iPSCs so pridobljene iz somatskih celic in predstavljajo etično sprejemljiv in neomejen vir pluripotentnih celic, ki je po genotipu individuum specifičen. Preden bo mogoče uporabiti potencial iPSCs v humani medicini bo potrebno podrobneje pojasniti genetsko in epigenetsko regulacijo procesov reprogamiranja. Zaradi morfoloških in fizioloških podobnosti s človekom predstavljajo domače živali odličen model za predklinične raziskave. Poleg tega bi iPSCs lahko služile kot nadomestek embrionalnih matičnih celic, ki jih pri domačih živalih težko gojimo v in vitro pogojih, in bi omogočile pripravo transgenskih živali (kot jo poznamo pri miših) ter uporabo teh živali za proizvodnjo rekombinatnih proteinov v njihovih mlečnih žlezah. CILJI: Cilj projekta je raziskati možnost reprogamiranja epitelnega celičnega tipa mlečne žleze pri kozi, ugotoviti kateri eksogeni transkripcijski faktorji so potrebni za učinkovito reprogamiranje, potrditi pluripotentnost in raziskati tumorogeni potencial reprogramiranih celic. Ker se zdi, da so procesi reprogamiranja med vrstami precej ohranjeni, bomo pridobljene rezultate primerjali z ostalimi vrstami ter poskušali prispevati k razumevanju procesov, ki se zgodijo med reprogramiranjem. METODE: Iz že obstoječih podatkov, pridobljenih s sekvenciranjem celotnega kozjega transkriptoma epitelnih celic mlečne žleze, bomo izluščili podatke o endogenem izražanju faktorjev pluripotentnosti v tem celičnem tipu. To nam bo olajšalo izbiro transkripcijskih faktorjev za eksogeni vnos. Uspešnost reprogamiranja bomo preverili z genetskimi, epigenetskimi in funkcijskimi testi. RELEVANTNOST: Pluripotntne celice so uporabne zlasti za namene celične terapije, za razvoj in preizkušanje zdravil, za bazične raziskave in za ohranjanje ogroženih vrst. Pri vrstah kjer nimamo etabliranih linij embrionalnih matičnih celic, bi iPSCs lahko služile za genetski inženiring in vivo. Preden pa bo mogoče izkoristiti potencial iPSCs bo potrebno pojasniti procese reprogamiranja in razviti varne metode, ki bodo omogočale produkcijo genetsko in epigenetsko stabilnih celic brez tumorogenega potenciala. IZVEDLJIVOST PROJEKTA: Obstoječi podatki o profilu celotnega transkriptoma epitelnih celic kozje mlečne žleze, izkušnje kandidata na področju biologije mlečne žleze in dela z matičnimi celicami ter razpoložljivost dobro opremljenega laboratorija predstavljajo ustrezno podlago za izvedljivost projekta.
Pomen za razvoj znanosti
Na področju raziskav matičnih celic in strategij za reprogramiranje je bil v zadnjem času storjen velik napredek. Reprogramiranje celic omogoča pridobivanje organizmu lastnih pluripotentnih celic v neomejenih količinah, ki ni odvisno od uporabe zarodkov. Trenutno so učinkovite metode reprogramiranja, ki omogočajo pridobitev pluripotentnih celic s potencialom razviti nov organizem in prispevati k germinalnim celicam, na voljo le za glodavske modele. V okviru projekta smo prvič poskusili reprogramirati epitelne celice mlečne žleze koze z metodo direktnega reprogamiranja. Poskus direktnega reprogramiranja somatskih celic je tudi eden prvih pri tej vrsti nasploh. Nadaljni razvoj tehnologij, ki bi omogočil uporabo reprogamiranih celic v humani medicini zahteva predklinična testiranja na velikih domačih živalih, ki so človeku mnogo bolj sorodne od glodavcev. Raziskave pri domačih živalih na tem področju prispevajo k razvoju novih strategij reprogamiranja in vzpostavitvi ter karakterizaciji pluripotentnih celic pri različnih vrstah. iPSCs različnih vrst domačih živali bodo sčasoma razkrile optimalne pogoje v kulturi, varne metode reprogamiranja in primerne označevalce pluripotentnosti za pridobivanje pluripotentnih celic pri različnih vrstah. Poleg tega bi bile iPSCs pri kozi, kjer nimamo na voljo etabliranih EMC, uporabne kot nadomestek EMC za razvoj transgenih koz. Pluripotentne matične celice domačih živali, ki jih v in vitro pogojih genetsko spremenimo, z uporabo metod genetskega inženiringa, so namreč lahko zelo uporabne v povezavi z modernimi reprodukcijskimi tehnikami (npr. metoda jedrnega prenosa, komplementacija v blastocisto) in omogočajo razvoj transgenih živali, s posebnimi lastnostmi. Takšne živali so uporabne v kmetijstvu ali kot bioreaktorji za produkcijo rekombinantnih proteinov. Pri slednjem so še posebej pomembni prežvekovalci, saj je sistem ekspresije v mlečno žlezo trenutno najoptimalnejši sistem za produkcijo in izolacijo rekombinantnih produktov. Rezultati projekta in redke objave v literaturi pri tej vrsti kažejo, da je reprogramiranje kozjih (prežvekovalskih) epitelnih celic zahtevnejše od reprogramiranja mišjih ali človeških fibroblastov in da je za uspešno reprogramiranje, poleg običajnih, potreben vnos dodatnih transkripcijskih faktorjev reprogramiranja in optimizacija pogojev v kulturi. V okviru projekta je bil storjen pomemben korak pri karakterizaciji epitelnih celic mlečne žleze in njihovem uspešnem reprogramiranju.
Pomen za razvoj Slovenije
Reprogamiranje somatskih celic v stanje pluripotentnosti je trenutno eno najpomembnejših področij sodobne znanosti in predstavlja velik potencial, uporaben v bazični znanosti, kmetijstvu, farmaciji in medicini. Področje reprogamiranja v Sloveniji še ni bilo predmet raziskav v znatnem obsegu, zato je potrebno povečati mednarodno konkurenčnost raziskovalcev na tem področju. Dostopnost živalskih pluripotentnih matičnih celic lahko bistveno prispeva k poznavanju mehanizmov reprogramiranja in omogoči predklinične raziskave na živalskih modelih. Poleg tega pa so pluripotentne matične celice koze lahko uporabne za razvoj transgenih živali, ki lahko služijo kot bioreaktorji v biofarmacevtski industriji. Ugotovitve projekta lahko služijo kot izhodišče za nadaljne raziskave in nove projekte na tem področju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
