• No results found

ES-cellen: möjligheter att manipulera det tidiga embryot

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "ES-cellen: möjligheter att manipulera det tidiga embryot"

Copied!
8
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Seminarium VBE

ES-cellen: möjligheter att manipulera det tidiga embryot

Seminariet syftar till att belysa de möjligheter som olika gentekniker ger för att manipulera embryonala stamceller men seminariet syftar också till att belysa och öva diskussion av etiska frågor som uppkommer till följd av

genteknikerna.

Som stöd bifogas sidhänvisningar, länkar till en film, respektive till CODEX- hemsida, frågeställningar och förslag till diskussionspunkter. Det förutsätts att materialet är genomgånget och frågorna är bearbetade av studenterna innan seminariet.

Studentresurser

Lodish et al. (6:e upplagan): sid. 207-209, 911-912 och 960-962 (7:e upplagan): sid. 213-217 och 979-986

Larssen sid. 147-150, 162

Alberts et al. (5:e upplagan): sid. 1380-1381 (bifogas)

Film: http://doit.medfarm.uu.se/flvplayer/vartidigautveckling namn:embryo lösenord:emb

- Titta på de fem avsnitten!

CODEX – regler och riktlinjer för forskning:

http://www.codex.vr.se/medicin2.shtml;

http://codex.vr.se/forskninggenteknik.shtml

Bilaga 8, Diskussionspunkter avsedda för seminariet Stamceller och embryologiska mekanismer

Kandidatexamen i biomedicin A-2013-03-2553 Uppsala universitet

(2)

2

1. Följande begrepp används i filmen IWF C 1665 “Fortplantningens bioteknik: Mikromanipulation av äggceller och tidiga embryon (mus)“: Gå igenom dessa i gruppen vid seminariets början!

Ovulation Blastocyst

Zona pellucida Yttre och inre cellmassa

Ooplasma Trofoblast

Hyaluronidas Totipotens och pluripotens

Pronuclei Kläckning

Polkropp Implantation

Perivitellinutrymme

Zygot

Delning (klyvning) Blastomer, blastomerer

Kompaktering

EDTA

2. Vad är regulationsutveckling? (Jämför med mosaikutveckling) Hur kan man skapa aggregationschimärer eller erhålla flera individer ur ett enda tidigt embryo?

3. Diskutera i gruppen hur man kan skapa transgena djur med hjälp av pronukleär injektion.

Hur kan man skapa transgena djur med hjälp av genetiskt manipulerade embryonala stamceller?

Hur går man vidare med de chimärer som erhålls?

4. Vad är reproduktiv respektive terapeutisk kloning?

Vad kan dessa tekniker användas till?

(3)

5. Diskutera hur dessa tekniker kan användas för människan (humanmedicinska applikationer)!

• I vilka fall anser ni det etiskt försvarbart att isolera celler från 4- till 8-cellsstadiet för preimplantorisk genetisk diagnostik?

• Kan möjligheterna att överföra gener till det tidiga embryot ge upphov till etiska problem?

• Finns det några etiska dilemman med att utvinna stamceller från navelsträngsblod/benmärg från t.ex. ett nyfött barn för att

behandla ett sjukt syskon?

• Vad anser ni om marknadsförning av nedfrysning av stamceller från navelsträngsblod riktat mot föräldrar att använda om/när deras barn drabbas av sjukdom eller olycka (exempelvis danska företaget ”Stemcare”)?

• Finns det någon moralisk skillnad i att utföra terapeutisk kloning med ES-celler från aborterat foster jämfört med ES-celler med ursprung hos endogen somatisk cell?

• Skulle det kunna vara etiskt försvarbart att utföra reproduktiv kloning?

(4)

4

Utdrag ur Alberts et al., 5:e upplagan (Molecular Biology of the Cell), sid. 1380-1381:

The Early Mammalian Embryo Is Highly Regulative

Localized  intracellular  determinants  play  only  a  small  part  in  early   mammalian  development,  and  the  blastomeres  produced  by  the  first   few  cell  divisions  are  remarkably  adaptable.  If  the  early  embryo  is   split  in  two,  a  pair  of  identical  twins  can  be  produced—two  complete   normal  individuals  from  a  single  cell.  Similarly,  if  one  of  the  cells  in  a   2-­‐cell  mouse  embryo  is  destroyed  by  pricking  it  with  a  needle  and  the   resulting  “half-­‐embryo”  is  placed  in  the  uterus  of  a  foster  mother  to   develop,  in  many  cases  a  perfectly  normal  mouse  will  

emerge.Conversely,  two  8-­‐cell  mouse  embryos  can  be  combined  to   form  a  single  giant  morula,  which  then  develops  into  a  mouse  of   normal  size  and  structure  (Figure  22–90).  Such  creatures,  formed   from  aggregates  of  genetically  different  groups  of  cells,  are  called   chimeras.    

 

Chimeras  can  also  be  made  by  injecting  cells  from  an  early  embryo  of   one  genotype  into  a  blastocyst  of  another  genotype.  The  injected  cells   become  incorporated  into  the  inner  cell  mass  of  the  host  blastocyst,   and  a  chimeric  animal  develops.  A  single  cell  taken  from  an  8-­‐cell   embryo  or  from  the  inner  cell  mass  of  another  early  blastocyst  can   give  rise  in  these  ways  to  any  combination  of  cell  types  in  the  chimera.  

Wherever  the  added  cell  may  happen  to  find  itself,  it  responds   correctly  to  cues  from  its  neighbors  and  follows  the  appropriate   developmental  pathway.    

 

These  findings  have  two  implications.  First,  during  the  early  stages,   the  developmental  system  is  self-­‐adjusting,  so  that  a  normal  structure   emerges  even  if  the  starting  conditions  are  perturbed.  Embryos  or   parts  of  embryos  that  have  this  property  are  said  to  be  regulative.  

Second,  the  individual  cells  of  the  inner  cell  mass  are  initially   totipotent,  or  very  nearly  so:  though  they  cannot  form  trophoblast,   they  can  give  rise  to  any  part  of  the  adult  body,  including  germ  cells.    

   

Figure 22–90 A procedure for creating a chimeric mouse. Two morulae of different genotypes are combined.

(5)

   

 

(6)

6

Totipotent Embryonic Stem Cells Can Be Obtained From a Mammalian

Embryo

If  a  normal  early  mouse  embryo  is  grafted  into  the  kidney  or  testis  of   an  adult,  its  development  is  disturbed  beyond  any  possibility  of   proper  regulation,  but  not  halted.  The  result  is  a  bizarre  tumorous   growth  known  as  a  teratoma,  consisting  of  a  disorganized  mass  of   cells  containing  many  varieties  of  differentiated  tissue—  skin,  bone,   glandular  epithelium,  and  so  on—mixed  with  undifferentiated  stem   cells  that  continue  to  divide  and  generate  yet  more  of  these  

differentiated  tissues.  

 

Investigation  of  the  stem  cells  in  teratomas  and  related  types  of   tumors  led  to  the  discovery  that  their  behavior  reflects  a  remarkable   property  of  the  cells  of  the  normal  inner  cell  mass:  given  a  suitable   environment,  they  can  be  induced  to  proliferate  indefinitely  while   retaining  their  totipotent  character.  Cultured  cells  with  this  property   are  called  embryonic  stem  cells,  or  ES  cells.  They  can  be  derived  by   placing  a  normal  inner  cell  mass  in  culture  and  dispersing  the  cells  as   soon  as  they  proliferate.  Separating  the  cells  from  their  normal  

neighbors  and  putting  them  in  the  appropriate  culture  medium  

evidently  arrests  the  normal  program  of  change  of  cell  character  with   time  and  so  enables  the  cells  to  carry  on  dividing  indefinitely  without   differentiating.  Many  tissues  of  the  adult  body  also  contain  stem  cells   that  can  divide  indefinitely  without  terminally  differentiating,  as  we   shall  see  in  the  next  chapter;  but  these  adult  stem  cells,  when  allowed   to  differentiate,  normally  give  rise  only  to  a  narrowly  restricted  range   of  differentiated  cell  types.    

 

The  state  in  which  the  ES  cells  are  arrested  seems  to  be  equivalent  to   that  of  normal  inner-­‐cell-­‐mass  cells.  This  can  be  shown  by  taking  ES   cells  from  the  culture  dish  and  injecting  them  into  a  normal  blastocyst   (Figure  22–91).  The  injected  cells  become  incorporated  in  the  inner   cell  mass  of  the  blastocyst  and  can  contribute  to  the  formation  of  an   apparently  normal  chimeric  mouse.  Descendants  of  the  injected  stem   cells  can  be  found  in  practically  any  of  the  tissues  of  this  mouse,  where   they  differentiate  in  a  well-­‐behaved  manner  appropriate  to  their  

location  and  can  even  form  viable  germ  cells.  The  extraordinarily   adaptable  behavior  of  ES  cells  shows  that  cues  from  a  cell’s  neighbors   not  only  guide  choices  between  different  pathways  of  differentiation,  

(7)

but  can  also  stop  or  start  the  developmental  clock—the  processes  that   drive  a  cell  to  progress  from  an  embryonic  to  an  adult  state.    

 

Figure 22–91 Making a chimeric mouse with ES cells. The cultured ES cells can combine with the cells of a normal blastocyst to form a healthy chimeric mouse, and can contribute to any of its tissues, including the germ line. Thus the ES cells are totipotent.

                                                                   

(8)

8

On  a  practical  level,  ES  cells  have  a  twofold  importance.  First,  from  a   medical  point  of  view,  they  offer  the  prospect  of  a  versatile  source  of   cells  for  repair  of  damaged  and  defective  tissues  in  the  adult  body    

 Second,  ES  cells  make  possible  the  most  precisely  controlled  forms  of   genetic  modification,  allowing  animals  to  be  created  with  virtually  any   desired  alteration  introduced  into  their  genome.  The  technique  uses   genetic  recombination  to  substitute  an  artificially  constructed  DNA   segment  for  the  normal  DNA  sequence  at  a  chosen  site  in  the  genome   of  an  ES  cell.  Although  only  a  rare  cell  incorporates  the  DNA  construct   correctly,  selection  procedures  have  been  devised  to  find  this  cell   among  the  thousands  of  cells  into  which  the  DNA  construct  has  been   transfected.    

 

Once  selected,  the  genetically  modified  ES  cells  can  be  injected  into  a   blastocyst  to  make  a  chimeric  mouse.  This  mouse  will,  with  luck,   have  some  ES-­‐derived  germ  cells,  capable  of  acting  as  founders  of  a   new  generation  of  mice  that  consist  entirely  of  cells  carrying  the   carefully  designed  mutation.  In  this  way,  an  entire  mutant  mouse  can   be  resurrected  from  the  culture  dish.    

 

References

Related documents

Stamceller används inte bara för att ersätta eller återbilda celler, vävnader eller organ utan används också för att skapa kloner av djur.. Reproduktiv kloning (Fig.1A) syftar

Ställs en heterogen skola med hög andel elever med annan etnisk bakgrund och socioekonomiskt svag bakgrund mot en homogen skola där den stora majoriteten av eleverna har

Samhällets olika stödformer för att stöda partiellt arbetsföras återgång till arbetet har blivit vanligare. Samtidigt har detta lett till mer

”sviker jag mina nära och kära eller befriar jag dem?” Den suicidala personen känner också ofta skuld, och anklagar sig exempelvis för att förstöra för sin familj, för att

De ligger inte så bra till och kommer väl bara gå lite tillbaka, men alltså inte öka som alla tidigare år.. Deras tid är

Under hösten arrangerar Centrum för Arbetarhistoria (CfA) och Arbetshistoriska seminariet ett seminarium på CfA i Landskrona tillsammans med Arbetarrörelsens Arkiv i Landskrona,

Balkongerna mot Fyrisvallsgatan får kraga ut högst 0,8 meter från fasad för att inte dominera fasaden samt ge gatan en tydlig rumsbildning och en offentlig karaktär.. Bebyggelsen

12/1 Gun-Viol Vik (Nordiska språk, Vasa univ., Finland): Tolkens profes- sionalitet: Att veta, att kunna, att göra. of Languages and Intercultural Studies, Centre for Translation