Zalecane, 2019

Wybór Redakcji

Objawy i leczenie ostrego zakażenia HIV
Przewlekły ból po C-sekcji można zmniejszyć przez karmienie piersią
Ludzie z cechami autystycznymi mogą być bardziej kreatywni, sugerują badania

Badanie bada, jak zamienić komórki macierzyste w neurony ruchowe

Komórki macierzyste mogą rozwijać się w wiele różnych typów komórek, takich jak komórki mięśniowe, czerwone krwinki lub neurony. Biorąc pod uwagę ich szczególną zdolność regeneracyjną, komórki macierzyste mogą być stosowane do leczenia szerokiego zakresu chorób. Zespół naukowców odkrywa nowe szczegóły związane z procesem przekształcania komórek macierzystych w neurony ruchowe.


Nowe badania odkrywają szczegóły związane z przeprogramowaniem komórek macierzystych w neurony ruchowe.

Somatyczne komórki macierzyste - zwane również dorosłymi komórkami macierzystymi - są komórkami niezróżnicowanymi, które można znaleźć w całym ciele człowieka w tkance lub narządzie. Ich rolą jest utrzymywanie, odnawianie i naprawianie tkanki, w której się znajdują.

Poprzez epigenetyczne techniki przeprogramowywania - wprowadzone po raz pierwszy w 2006 r. Przez laureata Nagrody Nobla Shinyę Yamanakę i jego współpracowników - komórki te zostały sztucznie przekształcone w nerwowe komórki macierzyste.

Proces ten polegał na przekształceniu fibroblastów - rodzaju komórek znalezionych w tkance łącznej - najpierw w komórki pluripotencjalne, następnie w nerwowe komórki macierzyste, a na koniec w neurony.

Jednak w bezpośrednim przeprogramowaniu etap pluripotencji jest pomijany. Pozwala to na przeprowadzenie transformacji w bardziej terminowy sposób, a także omija inne ograniczenia i zagrożenia związane z tworzeniem się nowotworu w zwykłej technice przeprogramowywania.

Bezpośrednie przeprogramowanie zostało użyte wcześniej do regeneracji brakujących lub uszkodzonych neuronów ruchowych. Nowe badania ujawniają szczegóły procesu transformacji, który pewnego dnia umożliwi naukowcom tworzenie nowych typów komórek.

Odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Komórka macierzysta komórki.

Badanie bezpośredniego przeprogramowania komórek macierzystych

Naukowcy przeanalizowali zmiany zachodzące w komórkach podczas procesu bezpośredniego przeprogramowywania.

Transformacja trwa około 2 dni.

Proces obejmuje trzy czynniki transkrypcyjne. Są to geny kontrolujące ekspresję innych genów.

Aby zrozumieć mechanizmy komórkowe i genetyczne transformacji, naukowcy przeanalizowali, w jaki sposób te czynniki transkrypcyjne wiążą się z genomem, jak zmienia się ekspresja genów i jak zmienia się chromatyna co 6 godzin.

Uwe Ohler, starszy badacz w Centrum Medycyny Molekularnej Max Delbrück w Berlinie i jeden z głównych autorów badania, wyjaśnia, dlaczego naukowcy byli zainteresowani tymi zmianami.

„Komórka w zarodku rozwija się przechodząc przez kilka pośrednich etapów. Ale w programowaniu bezpośrednim nie mamy tego: zastępujemy sieć transkrypcji genów komórki zupełnie nową na raz, bez przechodzenia przez etapy pośrednie. , jaki jest czas i kinetyka zmian chromatyny i zdarzeń transkrypcji, które bezpośrednio prowadzą do ostatecznego losu komórki? ”

Uwe Ohler, główny autor

Shaun Mahony, adiunkt biochemii i biologii molekularnej w Penn State i jeden z głównych autorów artykułu, wyjaśnia, co umożliwiło im zbadanie tych zmian w tak drobnych szczegółach:

„Mamy bardzo skuteczny system, w którym możemy przekształcić komórki macierzyste w neurony ruchowe, uzyskując współczynnik powodzenia od 90 do 95 procent, dodając koktajl czynników transkrypcyjnych. Z powodu tej skuteczności byliśmy w stanie wykorzystać nasz system do dokuczania szczegóły tego, co faktycznie dzieje się w komórce podczas tej transformacji. ”

Zmiana komórek macierzystych w neurony ruchowe

Naukowcy odkryli serię bardzo złożonych, niezależnych zmian, które zbiegają się razem, aby zmienić komórki macierzyste w neurony ruchowe.

Na początku procesu transformacji dwa czynniki transkrypcyjne - Isl1 i Lhx3 - łączą się razem z genomem i wyzwalają reakcję łańcuchową zdarzeń, która obejmuje zmiany w ekspresji chromatyny i genu w komórkach.

Trzeci czynnik transkrypcyjny - Ngn2 - działa samodzielnie, zmieniając także ekspresję genu.

W dalszej części tego procesu Isl1 i Lhx3 wykorzystują zmiany wprowadzone przez Ngn2 do zakończenia transformacji.

Aby programowanie bezpośrednie mogło się powieść, dwa równoległe procesy muszą się pomyślnie połączyć.

Zastępowanie komórek może pomóc w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych

Badanie nie tylko opisuje wyzwania związane z technologią zastępowania komórek, ale także prowadzi do opracowania nowych, bardziej skutecznych metod zastępowania uszkodzonych komórek. Może to okazać się nieocenione w leczeniu niektórych chorób neurodegeneracyjnych.

„Istnieje duże zainteresowanie generowaniem neuronów ruchowych do badania podstawowych procesów rozwojowych, a także chorób ludzkich, takich jak ALS i rdzeniowy zanik mięśni”, mówi Mahony.

„Wyszczególniając mechanizmy leżące u podstaw bezpośredniego programowania neuronów ruchowych z komórek macierzystych, nasze badanie nie tylko informuje o badaniu rozwoju neuronów ruchowych i związanych z nimi chorób, ale także informuje nas o zrozumieniu procesu programowania bezpośredniego i może pomóc w rozwoju technik wygenerować inne typy komórek. ”

Shaun Mahony, główny autor

Zalety bezpośredniego przeprogramowania obejmują fakt, że można to zrobić in vitro lub in vivo. Przeprogramowanie w ciele ludzkim - in vivo - ma tę zaletę, że jest zlokalizowane w miejscu uszkodzenia komórek.

Jednak Esteban Mazzoni, adiunkt w Wydziale Biologii Uniwersytetu Nowojorskiego i jeden z głównych autorów nowego badania, wyjaśnia, że ​​przeprogramowanie nie zawsze jest skuteczne, a wciąż istnieje wiele nieznanych czynników ze względu na złożoność procesów biologicznych.

„Pomimo ogromnego potencjału terapeutycznego, programowanie bezpośrednie jest ogólnie nieefektywne i nie uwzględnia w pełni złożoności molekularnej” - mówi Mazzoni. Jednak ich badanie podkreśla nowe, bardziej realne metody zastępowania komórek.

„Nasze odkrycia wskazują na możliwe nowe drogi ulepszonych metod terapii genowej. Patrząc w przyszłość, uważamy, że rozsądne jest wykorzystanie tej nowo zdobytej wiedzy, na przykład do manipulowania komórkami w rdzeniu kręgowym w celu zastąpienia neuronów wymaganych do dobrowolnego ruchu, które są zniszczone przez uciski takie jak ALS. ”

Esteban Mazzoni, główny autor

Przeczytaj o tym, jak odkrycie przeprogramowania komórek może doprowadzić do leczenia chorób oczu.

Popularne Kategorie

Top