Kmenové buňky – nový nástroj pro hodnocení toxicity?

Mgr. Sabina Váňová

Bachelor's thesis

Stem cells: a new tool for toxicity testing?

Abstract:

Cílem této bakalářské práce bylo shrnutí aktuálního stavu poznání o možnostech využití kmenových buněk pro hodnocení toxických účinků chemických látek. Tradiční testy toxicity prováděné na pokusných zvířatech jsou nejen eticky problematické, ale často také zdlouhavé, ekonomicky nákladné a s omezenou relevancí vzhledem k člověku. Existuje proto snaha o hledání a využívání alternativních metod a postupů pro hodnocení toxicity, mezi které patří také in vitro experimenty s využitím savčích tkáňových kultur. Stále dostupnějším zdrojem buněk pro mnoho oblastí výzkumu se dnes stávají linie kmenových buněk různých typů izolované z různých organismů, včetně člověka. Vzhledem ke svým unikátním vlastnostem (vysoký replikační potenciál, schopnost sebeobnovy, schopnost diferencovat do specializovaných typů buněk) představují kmenové buňky perspektivní nástroj využitelný pro in vitro hodnocení toxicity látek, který by mohl překonat některé nedostatky dosavadních in vitro metod založených na primárních buňkách a permanentních buněčných liniích, a poskytovat relevantnější výsledky než doposud využívané in vitro a in vivo testy. Práce přináší základní informace o kmenových buňkách a literární přehled studií popisujících využití embryonálních, "dospělých" (tkáňově-specifických) nebo indukovaných pluripotentních buněk pro hodnocení toxicity, především pak ke studiu hepatotoxických, kardiotoxických nebo neurotoxických účinků xenobiotik, a diskutuje možnosti uplatnění kmenových buněk v kontextu požadavků a trendů moderní toxikologie a farmakologie. V praktické části se pak práce zabývá kultivací a využitím linie lidských dospělých kmenových buněk HLhT1 pro hodnocení toxicity.

Abstract:

The aim of this thesis was to present the state-of-the-art knowledge on the use of stem cells for toxicological evaluation of chemicals. Traditional toxicity tests based on experimental animals are not only ethically controversial, but quite often also time-consuming, expensive and with limited human relevancy. There is a continuing effort to develop and employ alternative approaches and methods for toxicity testing, which include also in vitro experiments using mammalian cell cultures. Cell lines of stem cells of different types isolated from various organisms including human have recently become more available source of cells for many research fields. Because of their unique properties (high proliferative potential, self-renewal, ability to differentiate into specialized cell types), stem cells represent a perspective tool suitable for in vitro toxicological evaluation of chemicals, and they could prove more efficient than currently used in vitro methods based on primary explanted cells or permanent cell lines, and provide more relevant results than traditional in vitro or in vivo models. This thesis provides basic information on stem cells and a literature review of studies utilizing embryonic, adult (tissue-specific) or induced pluripotent stem cells for toxicity assessment, especially for evaluation of hepatotoxic, cardiotoxic or neurotoxic effects of xenobiotics, and further discusses potential of stem cell-based models in the context of current needs and recent trends in toxicology. Experimental part focuses on cell culture of human adult liver stem cell line HLhT1 and its use for toxicity testing.

Keywords

kmenové buňky, pluripotentní buňky, princip 3R, alternativní testování toxicity, in vitro, hepatotoxicita, kardiotoxicita, neurotoxicita, stem cells, pluripotent cells, 3Rs principle, alternative toxicity testing, hepatotoxicity, cardiotoxicity, neurotoxicity

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 21. 6. 2013
• Supervisor: RNDr. Pavel Babica, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Experimental Biology / Special Biology