Kantasolut ja solujen erilaistuminen

Esitys aiheesta: "Kantasolut ja solujen erilaistuminen"— Esityksen transkriptio:

1 Kantasolut ja solujen erilaistuminen
Eri kudosten kantasoluja BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

2 Jokainen tytärsolu voi jäädä kantasoluksi tai erilaistua
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

3 Asymmetria Tytärsolut ovat aluksi samanlaisia, mutta erilaistuvat ympäristön vaikutuksesta, ympäristön epäsymmetria Jakautuminenkin voi olla epäsymmetristä The neuroblasts of the Drosophila central nervous system, discussed in Chapter 22, are an example of cells that show this type of divisional asymmetry. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

4 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

5 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

6 Figure 23–24 How Wnt and Notch signaling pathways combine to control
the production of differentiated cells from stem cells in the intestine. (A) Wnt signaling maintains proliferation in the crypt, where the stem cells reside and their progeny become committed to diverse fates. (B) Wnt signaling in the crypt drives expression of the components of the Notch signaling pathway in that region; BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

7 Endoteelisolut muodostavat verisuonet
säätelevät vaihtoa verisuonten ja ympäröivien kudosten välillä endoteelisoluista peräisin olevat signaalit organisoivat verisuonten ympärillä olevaa sidekudoksen kasvua ja kehitystä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

8 Angiogenesis Verisuonten muodostuminen, uusien verisuonten synty kapillaarien epiteelisoluista Sammakon poikasen kasvua ja verisuonten kehittymistä seurattu Tarvitaan tietty signaali: transmembraani proteiini ephrin-B2 (valtimot) Laskimoilla Eph-B4 Ko. proteiinit välittävät signaalin kohdassa, johon verisuoni syntyy BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

9 Figure 23–33 Angiogenesis. (A) A new blood capillary forms by the sprouting of an endothelial cell from the wall of an existing small vessel. An endothelial tip cell, with many filopodia, leads the advance of each capillary sprout. The endothelial stalk cells trailing behind the tip cell become hollowed out to form a lumen. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure 23-33a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

10 Angiogenesis … Endoteelisolut viljelmissä muodostavat sis. vakuoleja, jotka liittävät soluja toisiinsa Kyseiset solut asettuvat viljelmässä kollageenin pinnalle Uudet verisuonet kasvavat endoteelisoluista, jotka muodostavat onttoja kapillaareja eritetyssä kasvualustassa Kapillaari syntyy maljaan 20 vrk:ssa Alkaa kapillaariputken muodostuminen Kapillaarin haaroittuminen, jonka tyvikalvon komponentit (mm. lamiini) käynnistävät ja ohjaavat BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

11 (B) Blood capillaries sprouting in the retina of an embryonic mouse.
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure 23-33b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

12 (C) A similar specimen, but with a red dye injected into the bloodstream, revealing the capillary lumen opening up behind the tip cell. (B and C, from H. Gerhardt et al., J. Cell Biol. 161:1163–1177, With permission from The Rockefeller University Press.) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure 23-33c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

13 Hapentarve ohjaa kapillaarien kasvua
Hypoxia Inducible Factor (HIF-1) stimuloi vaskulaarista endoteelin kasvua (VEGF)  proliferaatio VEGF = vascular endothelial growth factor BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

14 Lack of oxygen triggers the secretion of VEGF, which stimulates angiogenesis.
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

15 Figure 23–36 Scanning electron micrograph of mammalian blood cells caught in a blood clot. The larger, more spherical cells with a rough surface are white blood cells; the smoother, flattened cells are red blood cells. (Courtesy of Ray Moss.) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

16 Figure 23–37 White blood cells.
(A) a neutrophil, (B) a basophil, (C) an eosinophil, and (D) a monocyte. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure 23-37a-d Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

17 (E) A light micrograph of a blood smear stained with the Romanowsky stain,
which colors the white blood cells strongly. (A–D, from B.A. Nichols et al., J. Cell Biol. 50:498–515, With ermission from The Rockefeller University Press; E, courtesy of David Mason.) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure 23-37e Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

18 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Table Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

19 Tulehdusreaktio Tulehduspaikan ympärillä olevat solut (yl. sidekudossoluja) tuottavat signaalimolekyylejä Signaalimolekyylit vaikuttavat endoteelisoluihin Solujen kiinnittyminen toisiinsa löystyy Endoteelisolut erittävät selektiiniä, havaitsevat leukosyyttien pinnalla olevan hiilihydraattiosan Tulehduspaikasta erittyy kemokineesejä -> kemoatraktantteja, jotka vetävät leukosyytit kapillaarien ulkopuolelle. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

20 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

21 Megakaryoottisolu syntyy luuytimen muiden solujen joukkoon
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

22 Luuydinsolujen siirto
vastaavanlainen käsittely leukemiapotilaille multipotentit kantasolut nostavat kaikkien verisolutyyppien tuottoa BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

23 A Multipotent Stem Cell Gives Rise to All Classes of Blood Cells
Hemopoietic stem cell progeny? Marking individual stem cells genetically Identified after released into the bloodstream A specially engineered retrovirus (a retroviral vector carrying a marker gene) serves the purpose particularly well. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

24 Hemopoiesis NK = natural killer cell, tappaa virusten infektoimia soluja kantasolu jakautuu ja tuottaa uusia kantasoluja BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

25 Figure 23–42 A tentative scheme of hemopoiesis.
The multipotent stem cell. The progenitors become progressively more specialized the branching of the cell-lineage diagram in the region enclosed in the gray box. Aikuisilla nisäkkäillä verisolut kehittyvät luuytimessä paitsi T-lymfosyytit kateenkorvassa Macrofagit ja osteoklastit erilaistuvat monosyyteistä Eräät dendrittisolut erilaistuvat monosyyteistä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

26 Kantasolut tarvitsevat signaaleja erilaistumista varten
kantasolut riippuvaisia luuytimen strooman solujen signaalista Kontakti tyvikalvoon tarvitaan epidermikseen kehittymiseen BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

27 Punasolun kehittyminen erytroblastista. Tuman poistaminen
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

28 Eräitä tekijöitä (colony-stimulating factors (CSFs), jotka vaikuttavat verisolujen kehittymiseen
GM = granulocyte/macrophage progenitor cell BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Table Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

29 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

30 Multipotentit kantasolut
monenlaisia soluja eri tehtäviin esim. - hapenkuljetus - antibodit syntyvät alun perin luuytimen kantasoluista - hemopoieettiset (verta muodostavat) kantasolut - myös osteoklastit BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

31 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

32 GENESIS, MODULATION, AND REGENERATION OF SKELETAL MUSCLE
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure 23-47a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

33 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 23-47b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

34 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 23-47c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

35 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 23-47e Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

36 Figure 23–48 Myoblast fusion in culture.
The culture is stained with a fluorescent antibody (green) against skeletal muscle myosin, which marks differentiated muscle cells, and with a DNA-specific dye (blue) to show cell nuclei. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

37 Figure 23–50 Regulation of muscle size
by myostatin. (A) A normal mouse compared with a mutant mouse deficient in myostatin. (B) Leg of a normal and (C) of a myostatin-deficient mouse, with skin removed to show the massive enlargement of the musculature in the mutant. (From S.J. Lee and A.C. McPherron, Curr. Opin. Genet. Devel. 9:604–607, With permission from Elsevier.) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

38 Figure 23–52 The family of connectivetissue cells.
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

39 Figure 23–53 The fibroblast
Figure 23–53 The fibroblast. (B) These drawings of a living fibroblastlike cell in the transparent tail of a tadpole show the changes in its shape and position on successive days. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure 23-53b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

40 Figure 23–55 Deposition of bone matrix by osteoblasts
Figure 23–55 Deposition of bone matrix by osteoblasts. Osteoblasts lining the surface of bone secrete the organic matrix of bone (osteoid) and are converted into osteocytes as they become embedded in this matrix. The matrix calcifies soon after it has been deposited. The osteoblasts themselves are thought to derive from osteogenic stem cells that are closely related to fibroblasts. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

41 Rasvasolun kehittyminen
osittain reversiibeli leptiini erittyy adiposyyteistä  inhiboi ravinnonottoa BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

42 Figure 23–64 Effects of leptin deficiency
Figure 23–64 Effects of leptin deficiency. A normal mouse (right) compared with a mouse that has a mutation in the Obese gene, which codes for leptin (left). The leptin-deficient mutant fails to limit its eating and becomes grotesquely fat (three times the weight of a normal mouse). (Courtesy of Jeffrey M. Friedman.) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

43 Figure 23–65 The continuing production of neurons in an adult mouse brain.
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

44 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

45 Stem-cell engineering
embryonaalisista kantasoluista voidaan tuottaa soluviljelyssä monenlaisia soluja lisäämällä elatusliuokseen erilaistumiseen vaikuttavia yhdisteitä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

46 Kantasolujen uusiutumiskyky
Aikuisen kudoksissa uudistumisesta vastuussa ovat useat kantasolutyypit. Joissakin kudoksissa uudistuminen ei ole mahdollista, koska kantasolut puuttuvat. Kantasoluja voidaan manipuloida keinotekoisesti  solujen uudistuminen Pahasti palaneen ihon epidermissolukko saadaan kasvamaan. Vain tietyiltä aikuisen aivoalueilta voidaan ottaa siirrännäinen, joka tuottaa uusia neuroneja ja gliasoluja tuhoutuneiden tilalle. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

47 Kantasolujen uusiutumiskyky …
Embryonaaliset kantasolut (ES) erilaistuvat miksi soluiksi tahansa Myös aikuisen luuydinsolut saadaan sopivassa ympäristössä erilaistumaan useammiksi solutyypeiksi kuin normaalissa ympäristössä  sairauksien hoidot BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

48 Syöpä ja mikroevolutionaarinen prosessi
Ks. oppikirja BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

49 Molecular Biology of the Cell
Alberts • Johnson • Lewis • Raff • Roberts • Walter Molecular Biology of the Cell Fifth Edition Chapter 20 Cancer BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Copyright © Garland Science 2008

50 Pahanlaatuinen etäispesäkkeitä muodostava kasvain
Malignant tumors typically give rise to metastases Fusion image a whole-body scan BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

51 Syöpätapauksia USA:ssa 2004
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

52 Sanastoa benign malignant metastases
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

53 Benign vs. malignant tumors
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

54 Syöpäsolut lisääntyminen
syövän kantasolut uhma normaalille solunjakautumiselle tunkeutuvat ja asettuvat solujen joukkoon BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

55 Tyypillinen tuumorin kasvu, rintasyöpä
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

56 Syövän monoklonaalinen alkuperä x-kromosomista
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

57 Syöpätapaukset iän funktiona
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

58 Altistuminen karsinogeeneille
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

59 Luokittelu carcinoma = epiteelisoluista peräisin
sarcoma = sidekudos- tai lihassoluista leukemia = hematopoieettiset solut Hermosolut BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

60 Hiiri yleisin organismimalli syöpätutkimuksissa
Hiirellä useimmin esiintyvät syövät sarcoma tai leukemia Ihmisen syövistä yli 80 % carcinoma, epiteelisolukon syöpää, liittyy nopeaan solujen turnoveriin Monet hoidot tepsivät hiirillä, mutta ei sitten ihmisellä Miksi? BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

61 Telomeerien lyheneminen Replikatiivinen solujen senescensis
Johtunee telomeerien erilaisesta käyttäytymisestä hiirillä ja ihmisellä. Telomeerien lyheneminen Replikatiivinen solujen senescensis Geneettinen epästabiilisuus Liittyy muutoksiin telomeerien rakenteessa Toistuvat DNA-sekvenssit ja telomeeriin liittyvät kunkin kromosomin pään peittävät proteiinit Tarvitsevat telomeraasi-entsyymiä Telomeraasin katalyyttiset alayksiköt kytkeytyneet pois päältä tai eivät ole täysin aktiivisina BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

62 Normaalisti tapahtuu DNA:n korjaaminen
Tuloksena näiden solujen telomeerit lyhenevät hieman jokaisen solunjaon yhteydessä. Lyheneminen tapahtuu kromosomin päässä, missä vaarallinen signaali syntyy ja vaikuttaa solusykliin. Normaalisti tapahtuu DNA:n korjaaminen Vanhenevassa solussa proliferaatio pysähtyy Mutta Replikatiivisessa senescensissä kehittyykin syöväksi BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

63 Hiirillä telomeerit paljon pidempiä kuin ihmisellä
Hiirillä myös telomeraasiaktiivisuus korkea somaattisisissa soluissa Siten telomeerit eivät lyhene ikääntyessä Tutkimuksissa käytetty Knockout (KO) hiiriä, joilla telomeraasi-aktiivisuus  telomeerit lyhenevät iän myötä Haitat näkyvät vasta great-great-grandchildren alkuperäisestä mutantista, joilla telomeerit hävivävät tai eivät ainakaan toimi Mutanttien jälkeläisillä monia epänormaalisuutta (abnormal), myös syöpää Johtaako siis telomeerien lyheneminen tumorien esiintymisen lisääntymiseen myös ihmisellä? BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

64 Syöpä syntyy somaattisista muutoksista
Perinnöllinen geneettinen muutos?  muutoksia DNA-sekvenssissä Epigeneettisiä muutoksia  muutokset geeniekspressiossa ilman, että muutoksia DNA-sekvenssissä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

65 85 % jäljelle jääneissä kromosomeissa esiintyy epästabilisuutta
Esim. paksunsuolen syövässä tapahtuu eri geenien mutaatioiden jatkuvaa akkumoloitumista Paksunsuolen syövässä n. 15 % on puutetta yhdestä tai useammasta tuhoutunutta DNA:ta korjaavasta proteiinista 85 % jäljelle jääneissä kromosomeissa esiintyy epästabilisuutta Useimmat ihmisen syöpäsoluista ovat geneettisesti epästabiileja BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

66 Tumorin kehittyminen toistuvia mutaatioita
nopea solumäärän kasvu, proliferaatio muodostuu klooni malignanteista syöpä-soluista kasvaimen nopea kasvu BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

67 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

68 Solujen synty kantasoluista
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

69 Geneettisten ja epigeneettisten muutosten vertailua tumoreissa
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

70 Rintasyövässä abnormaalisuutta kromosomien rakenteessa ja lukumäärässä
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

71 Kontakti alustaan tärkeä
Kontaktin kadottaminen tyvikalvoon tai soluihin poistaa inhibition  proliferaatio Syöpäsolut näistä rajoitteista huolimatta jatkavat kasvua toistensa päälle BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

72 Solujen jakautumisen lisäys ja apoptosiksen väheneminen johtaa tumorigenesikseen
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

73 Syöpä voi kehittyä syövän kantasoluista
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

74 Metastaasiprosessin vaiheet
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

75 Tumorin mikroympäristö vaikuttaa tumorigenesikseen
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

76 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 20-20a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

77 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 20-20b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

78 Eräitä tunnettuja karsinogeeneja
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

79 Tumoripromoottorin vaikutus
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

80 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Table Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

81 Iän vaikutus syöpäkuolemiin USA:ssa 1930-2001
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

82 Lapsettomuus ja rintasyöpäriski
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010 Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

83 Apoptosis ja syöpä Chapter 18 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

84 APOPTOSIS kreikkaa apo = pois jostakin ptosis = tuhoutua
Sanotaan myös ohjelmoiduksi solukuolemaksi. Liittyy mm. syövän torjuntaan mutta myös kudosten normaaliin kehitykseen. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

85 Apoptosis … Kehitysbiologit tutkivat Miten solujakautuminen tapahtuu?
Miten solut vaeltavat oikeaan paikkaan? Miten solut erilaistuvat? Miten yksittäiset elimet syntyvät (organogeneesi)? Miten rakenteet ja proteiinit syntyvät? Miten solut reagoivat ekstrasellulaarisiin stimuluksiin, jotka puolestaan johtavat tiettyjen geenien ekspressoitumiseen tai edistävät tiettyjen solujen hengissä pysymistä? BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

86 Apoptosis … Apoptosis tapahtumassa solut poistetaan "ohjelmoidusti" normaalista kehityslinjasta. Se ei ole sama kuin nekroosi. Se ei ole solujen tapaturmaista kuolemista. Apoptosis on järjestäytynyt prosessi. Tapahtuu nopeasti eikä jätä jälkeensä solujäänteitä. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

87 Apoptosis … Parhaiden tunnettu apoptosis-tapahtuma on selkärankaisten sormien/varpaiden kehittyminen. Varhaisessa kehitysvaiheessa sormien välissä on ohut kalvomainen solukerros, joka muistuttaa vesilintujen räpylää. Sormien välinen kalvo häviää esim. kanalta ja ihmiseltä apoptosiksen seurauksena. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

88 Apoptosis liittyy eri kehitysvaiheisiin
Immuunijärjestelmältä suojaaminen (autoimmunisaatio), omien solujen tuhoaminen. Tutkittu parhaiten Caenorhabditis elegans (C. elegans) nivelmadolla (Nematoda) Tuman DNA kondensoituu ja fagosytoidaan pois  ilmeisesti toksisten solujätteiden leviäminen estyy. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

89 Apoptosis on geneettisesti ohjattu
C. elegansilla solukuolemaa ohjaava geeni on bcl-2 Geeni ilmeisesti kehittynyt 600 milj. vuotta sitten. Geenimuunneltu C. elegans tuottaa nisäkkään Bcl-2 proteiinia, joka yllättävästi vähentääkin ohjelmoituja solukuolemia (apoptosista). Monet solusykliin liittyvät geenit aktivoivat myös apoptosista. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

90 Apoptosis ja syöpä Proteiinia p53 kertyy soluihin, joiden DNA on tuhottu. p53 pysäyttää solusyklin G1-vaiheeseen, ennen S-vaihetta, jossa DNA-synteesiä. Proteiini p53 myös stimuloi solukuolemaa, estäen vaurioitunutta DNA:ta sisältävien solujen edelleen jakautumista. Kyseessä on siis eräänlainen ensiaputapahtuma syövän kehittymistä vastaan. Jos tapahtuu p53 geenin mutaatio, lähtee kontrolloimaton solukasvu liikkeelle. Ihmisen syöpätapauksissa on yli 50 %:ssa kyse p53 geenin mutaatiosta. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

91 Syöpä David Pellman, Science 291, 30 March 2001
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

92 Ionikanavat ja syöpä Oren Bogin (2004) Modulator 18, 24-25
Teoria esitetty 2000-luvulla. Useita julkaisuja vuodesta 2003. K+, Na+, Ca2+, Cl- ja ligandinsitoja kanavat osallistuvat syövän syntyyn ja apoptosikseen Miten osallistuvat syövän syntyyn? Ei ole laajaa yhteisymmärrystä. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

93 Ionikanavat ja syöpä 2 Ionikanavat auttanevat syöpäkudoksen kasvua
säätelemällä proliferaatioon osallistuvien solusykliä aiheuttaen häiriöitä solujen kalvopotentiaaliin estävät apoptosista lisäävät adaptoitumista solun ympäristössä tapahtuviin muutoksiin BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

94 Ionikanavat ja syöpä 3 muuttavat Ca:n intrasellulaarista tasapainoa
johtavat solujen kutistumiseen BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

95 Ionikanavat ja syöpä 4 Eräät kanavat osallistuvat syöpäsolujen proliferaatioon ja apoptosikseen Esim. Kv11.1 (HERG) Esim. K2P9.1(TASK3) Tiettyjen kanavien upregulaatiota tai Kanavat puuttuvat totaalisesti (esim. Na+ kanavat) BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

96 Ionikanavat ja syöpä 5 Uudet tiedot ionikanavien merkitys syöpäkudosten kehittymiseen johtanee uuteen diagnostiikkaan ja tiettyjen lääkeaineiden terapeuttiseen käyttöön. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

97 Natriumkanavat BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

98 Kaliumkanavat BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

99 Kaliumkanavat 2 BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

100 Kalium- ja kalsiumkanavat
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

101 Kalsiumkanavat BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

102 Kloridikanavat ym. BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

103 Immunologia BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

104 Selkärankaisten immuunipuolustusjärjestelmät
Mekaaninen puolustautuminen: ihon epiteeli Isäntäsolun infektoituminen Kemiallinen puolustautuminen: alhainen pH mahassa, antibakteeriset ents:t BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

105 puolustusjärjestelmä
Ihmisen immuuni- puolustusjärjestelmä BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

106 Adaptiivinen immuunivaste alkaa imukeräsessä
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

107 Natural killer cells Cytokiinien lähde Interferoni- (IFN-)
Tappavat virusten infektoimia soluja ja syöpäsoluja BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010

108 Adaptiivinen immuunivaste bakteeripatogeenille
Tulehdusta välittävät tekijät indusoituvat Bakteerin antigeenit imukeräseen Dendriittisolut imukeräseen Aktivoivat T-lymfosyyttien prolifer. ja avustavat B-lymfosyytit Muutamat B-lymf vaeltavat luuyti- meen  eril. plasmasoluiksi T-solut auttavat B-soluja antibodyn tuotannossa Infektio eliminoituu Kehittyy suoja vastaavalle infektiolle BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010