Peamine erinevus – IPS-rakud vs embrüonaalsed tüvirakud
On mitut tüüpi tüvirakke, mida saab kasutada kudede regenereerimiseks koetehnoloogias ja haavade paranemises. Nende hulgas on embrüonaalsed tüvirakud peamised ja kõige sobivamad tüvirakud, kuna need on loomulikult pluripotentsed. Pluripotentsus on raku võime täiskasvanu kehas eristuda paljudeks või kõikideks rakutüüpideks. Inimese embrüonaalsed tüvirakud on võimelised diferentseeruma rohkem kui 200 spetsialiseeritud rakutüübiks, mida inimestel leidub. Need eraldatakse mõne päeva vanuse in vitro viljastatud embrüo sisemisest rakumassist ning seda kasutatakse koetehnoloogia ja haiguste ravis. Embrüonaalsete tüvirakkudega seotud eetiliste probleemide tõttu püüavad teadlased aga luua kunstlikke pluripotentseid tüvirakke in vitro, kutsudes esile täiskasvanud somaatiliste rakkude geeniekspressiooni. Neid nimetatakse indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks (IPS-rakkudeks). Peamine erinevus IPS-rakkude ja embrüonaalsete tüvirakkude vahel on see, et indutseeritud pluripotentsed tüvirakud on täiskasvanud somaatilised rakud, mis luuakse ja geneetiliselt ümber programmeeritakse embrüonaalsete tüvirakkudena toimima ning muutuvad pluripotentseks, samas kui embrüonaalsed tüvirakud on loomulikult pluripotentsed.
Mis on IPS-elemendid?
Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (IPS-rakud) on teadlaste poolt välja töötatud rakud, mis jäljendavad looduslikke pluripotentseid tüvirakke, mida nimetatakse embrüonaalseteks tüvirakkudeks. Need rakud konstrueeritakse laborites in vitro tingimustes. Täiskasvanud raku geeniekspressioon programmeeritakse ümber, et indutseerida indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude diferentseerumist. Seega on IPS-rakkudel samad omadused nagu embrüonaalsetel tüvirakkudel, nagu eneseuuenemine, diferentseerumine jne. Kuid kirjanduse ja meditsiiniekspertide andmetel ei ole IPS-rakud ES-rakkudega identsed.
IPS-rakud konstrueerisid esimest korda Jaapanis Kyoto ülikoolis Shinya Yamanaka ja meeskond 2006. aastal. Nad kasutasid IPS-rakkude genereerimiseks hiire fibroblaste ja geenid edastati retroviiruste abil. Teiseks töötati 2007. aastal välja IPS-rakud, kasutades inimese rakke. Paljud teadlased loovad IPS-rakke, mis on ES-rakkudega peaaegu identsed. Nende IPS-rakkude ohutuks ja tõhusaks kasutamiseks rakuteraapias on siiski vaja täiendavaid uuringuid.
Fibroblastide ümberprogrammeerimise käigus IPS-rakkude arendamiseks tuleb ES-rakkude geenide indutseerimine ja fibroblastigeenide pärssimine toimuda hoolik alt ja õigesti. Vastasel juhul ei tööta saadud lahtrid ES-rakkudena.
ES rakkudel on eetilised kaalutlused. Seda saab vältida IPS-rakkudega. IPS-rakke on ES-rakkudega võrreldes lihtne kasutada. IPS-i arendamisel on aga palju väljakutseid, nagu madal efektiivsus, genoomne sisestamine, mittetäielik ümberprogrammeerimine jne. Loomingu osana on võimalik sisse viia mutatsioonid. DNA metüülimine on rakkudes oluline sündmus geenide sisse- ja väljalülitamiseks ning reguleerib geeniekspressiooni. See on oluline ka IPS-rakkude ehitamiseks geneetilise ümberprogrammeerimise ajal. Seetõttu on ES-rakkudega täiesti identsete IPS-rakkude loomiseks vaja vaadata ES-rakkude metüülimismustreid ja välja töötada samad mustrid IPS-rakkudes. Ainult IPS-rakud võivad enesekindl alt ja ohutult asendada ES-rakke uuringutes ja ravis.
Neid rakke ei kasutata veel inimeste haiguste ravis. Neid kasutatakse endiselt loomkatsetes. Siiski on IPS-rakkude konstrueerimise üks peamisi eesmärke kasutada neid Parkinsoni tõvega patsientide jaoks ning hiljem kudede moodustamiseks ja paljude keerukate haiguste raviks.
Joonis 01: indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude arenguprotsess
Mis on embrüonaalsed tüvirakud?
Embrüonaalsed tüvirakud (ES-rakud) on diferentseerumata rakud, mida leidub areneva embrüo sisemises rakumassis. Neile on omane võime end uuendada ja diferentseeruda täiskasvanud inimese kõikideks rakutüüpideks. Seetõttu tuntakse neid ka pluripotentsete tüvirakkudena. Rakkude kiire jagunemise potentsiaal muudab need sobivaks kasutamiseks kudede regenereerimisel ja haavade paranemisel. Embrüonaalsed tüvirakud kasvavad peamiselt kolmeks primaarseks idukihiks, nagu ektoderm, endoderm ja mesoderm, mis hiljem eristatakse erinevateks inimkeha rakutüüpideks. Seetõttu on ES-rakud väärtuslik vahend regeneratiivses meditsiinis.
ES-rakud eraldatakse in vitro viljastatud munarakust, millest areneb mitme päeva vanune embrüo. Oluline on teada, et seda terminit "embrüonaalsed tüvirakud" ei kasutata naise kehas arenenud embrüost saadud tüvirakkude tähistamiseks. Mitme päeva vanuselt embrüolt võetud tüvirakke hoitakse laborites embrüonaalsete tüvirakuliinidena. Kui on tagatud sobivad tingimused, on laborites võimalik säilitada diferentseerumata tüvirakke.
Embrüonaalsed tüvirakud on kõigi keharakkude, sealhulgas lihaste, närvide, maksa ja paljude teiste rakkude eellased. Kui teadlased suudavad in vitro hooldatud ES-rakkude rakkude diferentseerumist õigesti suunata, saavad nad rakke kasutada teatud haiguste, nagu diabeet, traumaatiline seljaajukahjustus, Duchenne'i lihasdüstroofia, südamehaigused ning nägemis- ja kuulmiskaotus jne, raviks.
Joonis 02: Inimese embrüonaalsed tüvirakud
Mis vahe on IPS-rakkudel ja embrüonaalsetel tüvirakkudel?
IPS-rakud vs embrüonaalsed tüvirakud |
|
| IPS-rakud on rakud, mis tekivad in vitro täiskasvanud keharakkude ümberprogrammeerimisel ES-rakke matkima. | Tüvirakke, mis on eraldatud mitme päeva vanusest embrüost, nimetatakse embrüonaalseteks tüvirakkudeks. |
| Isolatsioon embrüost | |
|
IPS Rakud ei ole embrüonaalsed rakud. | ES-rakud on looduslikud embrüonaalsed rakud. |
| Pluripotentsus | |
| IPS-rakud on tehislikud pluripotentsed rakud. | ES rakud on pluripotentsed rakud |
Kokkuvõte – IPS-rakud vs embrüonaalsed tüvirakud
IPS-rakud jäljendavad ES-rakke. Kuid need ei ole ES-rakkudega täiesti identsed. Mõlemad rakutüübid näitavad pluripotentsust. Mõlemal rakutüübil on suur potentsiaal kasutada koetehnoloogias ja haiguste ravis. Siiski ei kasutata neid rakke inimeste haiguste ravis eetiliste ja ohutute probleemide tõttu. IPS genereeritakse täiskasvanud rakkude geneetilise ümberprogrammeerimise teel. Neid ei eraldata embrüost. ES-rakud eraldatakse in vitro viljastatud munarakust, mis on mitu päeva vana. See on erinevus IPS-rakkude ja embrüonaalsete tüvirakkude vahel.
