טיפול במחלות גנטיות על ידי שילוב של שיבוט וריפוי גני : החזון והמציאות.

Slides:



Advertisements
Similar presentations
Stem Cells.
Advertisements

Adult Stem Cells Stem Cells, Bone Marrow and Blood
A cell that has the capabilities for unlimited self-renewal Usually slow cycling Able to give rise to at least one differentiated, somatic, cell type.
Cell adhesion רוב התאים ממקור רקמה מוצקה גדלים בתרבית בצורת מונולייר דביק עד שעוברים טרנספורמציה נמצא שתאים נדבקים ומשתטחים על זכוכית עם מטען שלילי. כמו.
Stem Cells. Hochedlinger, K. & Jaenisch, R. N Engl J Med 2003; 349: Comparison of Normal Development, Reproductive Cloning & Therapeutic Cloning.
Chapter 16 Human Heredity by Michael Cummings ©2006 Brooks/Cole-Thomson Learning Chapter 16 Reproductive Technology, Gene Therapy, and Stem Cells (modified)
Lecture 24 Differentiation and stem cells *Stem cells and differentiation in plants Totipotency Stem cells in animals Therapeutic use Cloning Therapeutic.
Stem Cell Basics Introduction to Embryonic and Adult Stem Cells.
1 Lecture 2: Nuclear Reprogramming. Nuclear Reprogramming 2 Switch of gene expression from one cell type to another Switch from a differentiated, specialized.
Human Induced Pluripotent Stem Cells (hiPS Cells)
MARIE CSETE MD, PhD CHIEF SCIENTIFIC OFFICER
STEM CELLS: The Upside and Downside of Stem Cell Science Human ES cell colony: picture provided by Dr. Toshihiko Ezashi.
Manifestation of Novel Social Challenges of the European Union in the Teaching Material of Medical Biotechnology Master’s Programmes at the University.
Stem Cells. Cell Differentiation and Stem Cells Major Topics for Discussion: 1) What are Stem Cells? 2) What are the major types of Stem Cells and where.
Epigenetics: Nuclear transplantation & Reprogramming of the genome
Student Society for Stem Cell Research February 27, 2008 Virginia Commonwealth University.
Cloning in Nature Parthenogenesis Monozygotic twins (embryo splitting)
4.4: Genetic Engineering and Biotechnology Cloning: producing identical copies of genes, cells or organisms. Clone: a group of genetically identical organisms.
OVERVIEW James Thomson and his colleagues: the first derivation of human ES cells - John Gearhart: the first derivation of human EG cells Timeline.
Dr. Abdullah Aldahmash. Cell Stem Cell – Definition A cell which has the ability to continuously divide and differentiate into various other kinds of.
BY : Dr. Amer Mahmood Dalia Ali. Introducing….stem cells!
THE BIOLOGY OF STEM CELLS. The Biology of All Cells DNAmRNAProtein transcriptiontranslation 3’polyA tail.
Stem Cells
Biology Developmental Genetics
Lecture 12. Stem Cells, Nuclear Transplantation, and Combined Cell & Gene Therapy Strategies.
Embryonic Stem Cell Method
Properties of transformed cells. הפרדת תאים.
Research Techniques Made Simple: Generation of complete or tissue-specific knockout mice Lukas Scharfenberger, Tina Hennerici, Gábor Király, Sophie Kitzmüller,
Dolly 1st experimentally cloned animal.
Peter Rathjen Stem cell therapies – and the future of medicine.
Stem Cells & Neurological Disorders Said Ismail Faculty of Medicine University of Jordan.
Dr. Abdullah Aldahmash. Cell Stem Cell – Definition A cell which has the ability to continuously divide and differentiate into various other kinds of.
Stem Cells and the Maintenance of Adult Tissues
BMT Wildtype mice GFP BM Markers used APC-Tcrb=marker of mature T-cells PE-TexasRed-CD19=marker of mature B- cells mature and also some of their.
5-2a: Cloning How are mammals cloned?
Overview Of Stem Cells Stem cells are cells found in most, if not all, multi-cellular organisms They have the ability to renew themselves through mitotic.
Cell Therapy in CV Disease: Newest Evidence. 2 Induction of pluripotent stem cells from human fibroblasts Study Source of fibroblasts Transcription factors.
Reprogramming = Dedifferentiation - the process of converting somatic cell back in to pluripotent stems.
STEM CELLS A cell that has the ability to continuously divide and differentiate (develop) into various other kind(s) of cells/tissues. Stem Cell Characteristics:
Stem Cells Lisheng WANG Department of Biochemistry, Microbiology and Immunology, Faculty of Medicine, University of Ottawa.
Biology Developmental Genetics Lecture #7 - Stem Cells.
Stem Cells.
Stem Cells Untapped and unproven potential for treating human conditions Characteristics: capable of self renewal and differentiation Stem cell divides.
Exploring Derivation of Germ Cells from Pluripotent Stem Cells
 (1) recombinant DNA technology or DNA cloning,  (2) reproductive cloning  (3) therapeutic cloning.
Stem cell and regenerative medicine
Embryogenesis Cloning of mammals Dolly.
Stem Cells & Cancer What? Where? How? Why?.
بسم الله الرحمن الرحيم.
Tissue repair (1 of 4) Ali Al Khader, M.D. Faculty of Medicine
BMI: Regenerative Medicine
Volume 109, Issue 1, Pages (April 2002)
Programming and Reprogramming
המחקר בתאי גזע SC אמור להיות בעל תועלת רבה,
Induction of pluripotent stem cells from adult somatic cells by protein-based reprogramming without genetic manipulation by Hyun-Jai Cho, Choon-Soo Lee,
Functional neutrophils from human ES cells
Bone morphogenetic protein 4 induces efficient hematopoietic differentiation of rhesus monkey embryonic stem cells in vitro by Fei Li, Shijiang Lu, Loyda.
Generation of iPSCs from cultured human malignant cells
In the name of god.
Are all the same aren’t they???
Cell Differentiation (10.4)
Transgenic Mouse Technology in Skin Biology: Generation of Complete or Tissue- Specific Knockout Mice  Lukas Scharfenberger, Tina Hennerici, Gábor Király,
Volume 2, Issue 2, Pages (February 2008)
Wnt Signaling Promotes Reprogramming of Somatic Cells to Pluripotency
HoxB4 Confers Definitive Lymphoid-Myeloid Engraftment Potential on Embryonic Stem Cell and Yolk Sac Hematopoietic Progenitors  Michael Kyba, Rita C.R.
Programming and Reprogramming
Illuminating the Black Box of Reprogramming
Modeling Rett Syndrome with Stem Cells
Kiran Batta, Magdalena Florkowska, Valerie Kouskoff, Georges Lacaud 
Cellular Alchemy and the Golden Age of Reprogramming
Presentation transcript:

טיפול במחלות גנטיות על ידי שילוב של שיבוט וריפוי גני : החזון והמציאות

תאי גזע עובריים בתרבית עכבר – 1981 אדם – 1998 המאפיינים העיקריים של תאי גזע עובריים :  התחדשות עצמית בלתי מוגבלת  פלוריפוטנטיות

תנאים בסיסים למחקר בתאי גזע עובריים שליטה על גדילת התאים במצב בלתי ממוין בתרבית יכולת השריית התמיינות ספציפית על התאים תאי גזע עובריים

גידול בתרבית - גופיפים עובריים הזרקה לעכברים - טרטומות תאי גזע עובריים לא ממוינים התמיינות סטוכסטית אנדודרם מזודרם אקטודרם התמיינות תאי גזע עובריים

תאי גזע עובריים לא ממוינים אקטודרם התמיינות מושרה אנדודרם הנדסה גנטית הוספת פקטורים ספציפים לתרבית

תכנות מחדש (reprogramming) של תאים סומאטיים “The reversal of the differentiation state of a mature cell to one that is characteristic of the undifferentiated embryonic state” Gurdon, 1962

שיבוט למטרת ריפוי Therapeutic Cloning Gene & cell therapy Cloning ES cells isolation

הפריית מבחנה בלסטוציסט בידוד תאי המסה הפנימית גידול בתנאים מתאימים ליצירת תאי גזע עובריים שיבוט שיבוט למטרות ריפוי לעומת שיבוט למטרות רבייה לא באדם!

cloning First somatic cloning in mammals Wilmut I. et al, Nature, 1997 Lamb 6LL3 - Dolly כבשה 1996

מינים משובטים עכבר 1996 עז 1999 פרה 1998 חזיר 2000 חתול 2002 zebra-fish 2002 ארנב 2002 פרד 2003 סוס 2003 כלב 2005 חולדה 2003

שיבוט בבני אדם Science Jun 17;308(5729):1777 Science Mar 12;303(5664):1669

מאמר הבית William M. Rideout, III 6,, 1, Konrad Hochedlinger 6,, 1,, 2, Michael Kyba 6,, 1, George Q. Daley 1, 3 and Rudolf Jaenisch,, 1,

עכברי Rag2 -/- ללא האנזים, recombinase RAG2, לא מתבצע ה -VDJ rearrangement. עכברי RAG2 -/- הם עכברי SCID, ללא תאי T תאי B. בתנאים סטריליים העכברים חיים בצורה נורמאלית ניתן לתקן את מערכת החיסון של העכברים ע " י הזרקת תאי גזע המטופואטים מעכברי WT

Proof of principle for therapeutic cloning combined with gene therapy

Tetraploid embryo complementation two cell embryos (diploid)one cell embryos (teraploid) teraploid blastocysts injection of ES cells Eakin GS et al. Dev Dyn. 2003; 228: 751 electrofusion

ההוכחה שתאי ntES הם אכן פלוריפוטנטים Tetraploid embryo complementation העובר נוצר מתאי ה -ES והתאים הטטרפלואידים תורמים ליצירת השלייה. הצליחו לקבל 4 עכברונים חיים 28% (4/14)

תיקון המוטציה ב-RAG2 ע"י רקומבינציה הומולוגית האלל המוטנטי, מכיל מחדר בתוך אקסון 3 הקונסטרוקט לצורך תיקון המוטציה תוצר הרקומבינציה ההומולוגית האלל המתוקן לאחר הוצאת סמן הסלקציה Rag2 +R/- LoxP

האלל המתוקן (Rag2 +R/- ) יוצר מערכת חיסון תקינה Tetraploid embryo complementation  הזרקת תאי ntES Rag2 +R/- אנליזת PCR לזיהוי rearrangements בתאי B ותאי T אנליזת FACS עם נוגדנים כנגד תאי B ותאי T

האלל המתוקן (Rag2 +R/- ) יוצר מערכת חיסון תקינה בעכברי Rag2 -/- - תיקון in-vivo שימוש בעכברי Rag2 +R/- כתורמים של HSC (Hematopoietic stem cells) לעכברי Rag2 -/- – אנליזת FACS עם נוגדנים כנגד תאי B ותאי T ntES cells " מתוקנים " מעכברי Rag2 -/- יכולים ליצור תאי מח עצם נורמאלים.

Repaired ntES EB s hematopoietic stem cells Hematopoietic cytokines HOXB4 GFP Rag2 -/- WT השריית התמיינות in vitro על תאי ntES והשתלתם בעכברי Rag2 -/- 6 ימים 14 ימים

מדוע התאים נדחו בעכברי Rag2 -/- ? העמידות כנגד ההשתלה היא תכונה ספציפית של עכברי ה Rag2 -/- התאים מבטאים רמה נמוכה של MHC תאי NK הורגים תאים המבטאים רמה נמוכה של MHC יתכן שעכברי Rag2 -/- מבטאים רמה גבוהה של NK cells

האם הדחייה נובעת מתגובה של תאי NK? השתלת התאים לעכברים ללא תאי NK hematopoietic stem cells Rag2 -/-,  C null Rag2 +/- ES

תוצאות ההשתלה בעכברי Rag2 -/-,γC null התאים לא נדחו  95 % מהתאים בדם הפריפרי ביטאו GFP בעיקר תאים מילואידים ( גרנולוציטים ) וכמות קטנה מאד של תאי B ותאי T תאי B תאי Tגרנולוציטים

סיכום NK-/- 1)VDJ recombination restored 2)Low level of T/B cells in blood. 3)High level of granulocytes.

סיכום ומסקנות מטרת העבודה – תיקון פגמים גנטים בעכבר ע " י שילוב של "therapeutic cloning" ו gene therapy פעילות האנזים Rag2 משוחזרת בתאי ntES מוטנטים שתוקנו ע " י רקומבינציה הומולוגית התקבל שחזור מסויים של מערכת החיסון בעכברי ה - SCID שתי בעיות עיקריות : – דחייה ע " י NK cells – התמיינות לימפואידית נמוכה ביותר יתכן שזה נובע מביטוי של HoxB4 ש " דוחף " לכיוון התמיינות מילואידית פרוטוקולים משופרים של התמיינות יפתרו כנראה את הבעיה.

אסטרטגיות שונות " לתכנת מחדש " תאים Jaenisch R & Young R., Cell 2008

תכנות מחדש ע " י הדבקה רטרו - ויראלית של פקטורים ידועים (iPS-induced pluripotent stem cells) Jaenisch R & Young R., Cell 2008

Morphological Changes Following Infection with the 4 Factors WT-MEFs Morphological changes (Day 7) mIPS colonies at Day>20 Mouse iPS- First reported 2006 FibroblastsHuman iPS Human iPS- First reported December 2007

טיפול במחלות גנטיות על ידי שילוב של “" תכנות מחדש " (iPS) וריפוי גני : החזון והמציאות

Treating Sickle-Cell Anemia with iPS Cells Hanna J et al., Science 2007 The future? L.C

שבוע הבא- הרצאה של יעקוב ביום שני|( ) בשעה שתיים בחדר סמינרים- מומלץ!