Stem Cell Niches ותפקידם בהתחדשות איברים

מה הם ניבים תאי גזע?

הרעיון של נישה תאי גזע צמח מעבודת חלוצים בשנות ה-70, כאשר החוקרים הציעו כי תאי גזע להסתמך על מיקרו-סביבון ספציפי כדי לשמור על הזהות והתפקוד שלהם.מאז, הנישה הוגדרה כתא אנטומי מיוחד שבו בתים תאי גזע ומספקים את האותות הדרושים כדי לאזן את ההתחדשות העצמית והשונה.

נישות תאים Stem אינן סטטיות; הן מגיבות באופן דינמי לדרישות פיזיולוגיות ופציעה.ברקמות בריאות, נישות לשמור על מאגר של תאי גזע שיכולים להחליף תאים שאבדו באמצעות מחזור רגיל.לאחר פציעה, נישות מזמרות תגובה לתיקון על ידי הפעלת תאים גזע, המנחה את ההגירה שלהם, ולשלוט בהבדל שלהם לתוך סוגים ספציפיים של תאים.

הגוף הממאמני מכיל נישות נפרדות מרובות, כל אחד מותאם לצרכים של תאי הגזע שלה.לדוגמה, הנישה hematopoietic בממח העצם תומך תאי גזע בדם, בעוד נישה המעי בבסיס של קריאות מניעים התחדשות אפיתלית מהירה.

תפקיד נישק בהתחדשות איברים

התחדשות האיברים תלויה ביכולת של נישות תאי גזע לפציעה הגיונית ולעלות תגובה מתוקנת לתיקון.כאשר איבר כגון הכבד, העור או הלב ניזוק, אותות מהרקמות הפגום והנשישה עצמה מפעילה גזע או תאים פרוגנטינים.תאים אלה לאחר מכן פרוגנסראט, נודדים לאתר הפגיעה, ומבדילים להחליף תאים אבודים או פגומים.

לדוגמה, בכבד, hepatocytes עצמם לפעול כמו תאי גזע פשפשטיביים, אבל נישה בתוך מערכת דו-קוטב (the canal of Hering) בתים תאי progenitor בולטים שהופכים פעילים כאשר hepatocyte pultiתפוצה לקוי. in the skin, הזקיק מכיל תאי גזע שתורמים לריפוי הפצע ורכיבה.

hematopoietic Niche והתחדשות דם

מח העצם מספק דוגמה קלאסית של נישה המקיפה את ייצור הדם הארוך.תאים גזע hematopoietic (HSCs) מתגוררים בקשר הדוק עם osteoblasts, תאים סטרום mesenmal, ותאים נוסטליניים סינוסיים אנדוטאליים. תאים נישה אלה לייצר אותות כגון גורם תאי גזע (F), CXCL12, ו thrpoietin לשמור על HSC או להפעיל אותם לחץ לאחר הכימותרפיה.

גילוי ניכאה והתחדשות אפיתאלי

אפיתליום המעי מתחדש כל 3-5 ימים, מונע על ידי תאי גזע בבסיס של קריאות.פאת תאים, אשר נבדלים תאים סודיים, מהווים חלק מפתח של הנישה על ידי סודיות Wnt ligands, EGF, ו- Notch אותות. בנוסף, תאים mesenmal מתחת לזעקה לייצר BMPors כדי ליצור סביבה מתפתלת או דלקת מפרקים, כגון זיהומים סטריליים, או דלקתיים.

נילי ותיקון המוח

האזור התת-קרקעי (SVZ) של האווררים המאוחרים והאזור התת-קרקעי (SGZ) של ההיפוקמפוס הם נישות תאי גזע עצבית ראשונית במוח הבוגרים. נישות אלה מכילות תאים אמפניים, אסטרוציטים וכלי דם המסמנים גורמי צמיחה כגון FGF2 ו- BMP. לאחר פציעה או, הנישה יכולה להיות מופעלת כדי להפעיל קיבולת עצבית חדשה, אך היא ממוקדת.

גורמים המשפיעים על תפקוד ניצ'ה

ההתנהגות של נישות תאי גזע נשלטת על ידי רשת מורכבת של גורמים אקסטינסטיים ו intrinsic. Key Signing Pathways כוללים Wnt / ⁇ catenin, Notch, Hedgehog, ו BMP, אשר לווסת תאי גזע מחדש, הבחנה, ו quiescence. לדוגמה, בזעקת המעי, אות גבוה שומר על גזע, בעוד אותות סביב אותות מחזוריים שונים של תאים שונים.

מרכיבים ממטריקס אקסטרים לשחק גם תפקיד חיוני. מולקולות ECM כגון קולגות, laminins, ופרוטוגליקנס לספק תמיכה מבנית וגורמי צמיחה נוכחיים לתאי גזע. קולטנים אינטגרין על תאים גזע תחושה ECM הרכב ונוקשות, המשפיע על דבקות, הגירה, והפרדה. במחץ העצם, הנוקשות של ממטרת הנישה משפיעה על HCM, בעוד המוח של CMVlastZ.

אינטראקציות תאים-תאים בתוך הנישה הן חשובות באותה מידה.תאים תומכים, כולל תאים סטרומאלים, תאים חיסוניים וvasculature, חשאיות ציטוקין ורצועות נוכחיות המפעילות קולטנים ספציפיים על תאי גזע.לדוגמה, לאנץ' מציין דורש מגע ישיר בין תאי גזע ותאים נישה המבטאים דלתא או Jagged.הסידור הפיזי של תאים אלה יוצר ⁇ של אותות של תאים אלה גזע ותאים פרוגן שלהם.

גורמים מטאבוליים ותזונתיים גם משנה את תפקוד הנישה.מתח חמצן, זמינות תזונתית, ו- Redox המדינה השפעה על חילוף החומרים של תאי גזע תאי גזע תאי גזע, למשל, שוכן בנשישה hypoxic שמקדמת את הquiescence ושומר על יכולת ההחלמה לטווח הארוך שלהם באופן דומה, שינויים בגלוקוז או חומציות חומציות אמינו יכולים לשנות את ההתפשטות של תאי גזע והפרדה שונה.

השלכות על רפואה רגנרטיבית

הבנת המורדות המולקולריים והתאיים של נישות תאי גזע פותחת דרכים חדשות לרפואה רגנרטיבית.שלוש אסטרטגיות רחבות נחקרות: (1) מניפולציה של הנישה הנתונה כדי לשפר את תיקון הרקמות, (2) יצירת נישות סינתטיות להתרחבות תאי גזע והשתלות, ו-(3)king אותות נישה כדי לכוון את הגוון תאי גזע ב vitro.

מניפולציה של Niche האנדרוגנית

חוקרים מפתחים תרופות ו biomaterials שיכולים להגביר פעילות נישה לאחר פציעה.לדוגמה, משלוח מקומי של agonסטים Wnt או מעכבי BMP יכול לעורר התרחבות תאי גזע מעיים להאיץ ריפוי במודלים קוליטיס.בלב, הידרוג'לים בלתי ניתנים להזרקת גורמי צמיחה המחקה את הנישה הניאו-natal הראו גם לשיפור תיקון לב לאחר הניקוד הגולגולתי.

הנדסה סינתטית Niches

עבור טיפולים תאי גזע, מתן נישה תומכת exvo יכול לשפר את ההשבחה ואת הפונקציה לאחר השתלה. Decellized scaffolds, 3D bioprinted מבנים, הידרוג מיקרון-סביבה ניתן לתכנן להציג רכיבי ECM ספציפיים, רמזים מכניים, וסמן מולקולות. hematopoietic הורחב נישות סינתטיות הכוללים לאכטות ו- SCF הראו שיפור תאים עצביים.

אותות חנקן בפרוטוקולים שונים

פרוטוקולים רבים עבור מגוון תאי גזע מושרה או תאי גזע עובריים לתוך קוות ספציפיים מעוצבים סביב העתקת אות נישה.לדוגמה, יצירת איברביואידים מעיים דורש Wnt, R-spondin, ו EGF, מחקה את נישה הצעקה. cardiac differentiation משופר על ידי הפעלת wnt ו- BMPing ברצף זמני כי דומה יותר הלב שלנו.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות התקדמות משמעותית, כמה אתגרים נשארים.המורכבות של נישות vivo - כולל התגובה הדינמית שלהם לפציעה, הזדקנות ומחלות - קשה ליישב מחדש במעבדה. heterogeneity בקרב תאי גזע ותאים נישה מוסיף שכבה נוספת של מורכבות.בנוסף, הפעלת נישות עבור התחדשות חייב להיות נשלטת הדוק כדי למנוע גידולים, כמו רבים נתיבי אותות נישה גם מורכבים בטכניקות מתקדמות של סרטן, כמו גם ביולוגיה מתקדמת, כמו מהנדסי אקלים, כמו גם מודלים מתקדמים, כמו גם מודלים של סרטן, כמו גם ביולוגיה מתקדמת, קריפטפטפטפטפטפטפטפטים, כמו גם, כמו גם.

מחקר עתידי כנראה יתמקד בהבנה כיצד נישות משתנות עם הגיל, כמו אובדן הקשור לגיל של תפקוד נישה תורם לירידה ברקמות. Interventions כי rejuvenate - על ידי שינוי דלקת, שחזור ECM או שיפור כושר מטבולי - יכול לעכב או לשנות את degenerative לאחור.

מסקנה

נישות תאים Stem הם יסוד להתחדשות איברים, מתן המיקרו-סביבה הנדרשת כדי לשמור על זהות תאי גזע ולהגדיל תיקון.ממח העצם למוח, כל נישה משתמשת בשילוב ייחודי של מולקולות אות, רמזים ECM, ואינטראקציות תא תאים כדי להסדיר את פעילות תאי גזע.התקדמות בהבנה שלנו של נישות אלה מתורגמת טיפולים חדשים רגנרטיביים כי או מנגנוני תיקון מלאכותיים כדי לספק מנגנונים חיוניים כדי להתגבר על תאים סרטניים.