Sekret biologii komórek macierzystych odkryty? Co mówią najnowsze badania naukowe?!

Dodaj do ulubionych

Naukowcom z EMBL-EBI udało się znaleźć rozwiązanie wieloletniego wyzwania biologii komórek macierzystych dzięki pomyślnemu całkowitemu „zresetowaniu” ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych do ich stanu dziewiczego, w momencie ich największego potencjału rozwojowego. Badania opublikowane w czasopiśmie Cell zostały przeprowadzone przez zespół naukowców z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Japonii pod współkierownictwem EMBL-EBI oraz Uniwersytetu w Cambridge.

Embrionalne komórki macierzyste (ES), których wytwarzanie rozpoczyna się się we wczesnych fazach rozwoju płodu, są w stanie przekształcić się w dowolne komórki organizmu. Jak dotąd naukowcy byli jedynie w stanie cofnąć „dorosłe” ludzkie komórki (na przykład wątrobowe, płucne, czy skórne) do pluripotencjalnych komórek macierzystych o nieznacznie różniących się właściwościach predysponujących je do przekształcania się w komórki konkretnego typu. Wcześniej uzyskanie autentycznych komórek ES możliwe było jedynie w przypadku myszy i szczurów.

„Przywracanie komórek myszy do stanu całkowicie ,niezapisanej karty’ stało się standardem, jednak wygenerowanie analogicznych linii ludzkich komórek naiwnych okazało się nie lada wyzwaniem” – mówi dr Paul Bertone, kierownik Grupy Badawczej EMBL-EBI oraz główny autor badań. „Ludzkie komórki pluripotencjalne przypominają typ komórek pojawiający się trochę później w rozwoju ssaków, po zagnieżdżeniu się zarodka w macicy”.

Po implantacji delikatne zmiany w ekspresji genów zaczynają wpływać na komórki i uznaje się, że od tego momentu są one „przygotowane” do tworzenia konkretnych linii komórkowych. Mimo że ludzkie komórki pluripotencjalne można wytworzyć z zarodków zapłodnionych metodą in vitro (IVF), dotychczas nie udało się otrzymać ludzkich komórek porównywalnych do tych otrzymanych od myszy.

Czyszczenie pamięci komórkowej

„Od lat podejrzewano, że być może nie jest nam znane okno rozwojowe, podczas którego ludzkie dziewicze komórki macierzyste mogłyby zostać pobrane, lub że nie zidentyfikowano jeszcze odpowiednich warunków dla ich wzrostu” – wyjaśnia Bertone. „Jednak wraz z nadejściem technik komórkowych iPS, przywrócenie wyspecjalizowanych komórek ludzkich do wcześniejszego etapu rozwoju powinno stać się możliwe, bez względu na ich pochodzenie – o ile stan ten istniał u naczelnych”.

Chcąc przetestować nowe podejście, naukowcy zastosowali metody reprogramowania komórek do wywołania ekspresji dwóch różnych genów, NANOG i KLF2, które resetują komórki. Następnie utrzymywali komórki w tym stanie bez ograniczeń czasowych dzięki hamowaniu konkretnych przemian biologicznych. Komórki, które w ten sposób otrzymali są w stanie przekształcić się w każdy typ dorosłych komórek, oraz są genetycznie normalne.

Badania eksperymentalne prowadzone były równolegle z analizą obliczeniową.

„Musimy jeszcze ustalić w którym miejscu na spektrum dotychczas otrzymanych ludzkich i mysich komórek pluripotencjalnych leżą te komórki” – tłumaczy Bertone. „Współpracowaliśmy z EMBL Genomics Core Facility w celu uzyskania kompleksowych informacji na temat transkrypcji we wszystkich badanych przez nas warunkach. Dało nam to możliwość porównania zresetowanych komórek ludzkich z prawdziwymi komórkami ES myszy, i rzeczywiście zauważyliśmy między nimi wiele wiele podobieństw”.

Wraz z profesorem Wolfem Reikiem z Babraham Institute, naukowcy udowodnili także, że metylacja DNA (markery biochemiczne mające wpływ na ekspresję genów) została cofnięta w większej części genomu sugerując, że zresetowane komórki nie są ograniczone w zakresie typu komórek, w które mogą się przekształcić. W tym swobodniejszym stanie pamięć komórki o jej wcześniejszym przeznaczeniu zanika i staje się ona niezapisaną kartą o nieograniczonym potencjale do przekształcenia się w dowolny typ dorosłych komórek.

Odblokowanie potencjału terapii komórkami macierzystymi

Badania zostały przeprowadzone we współpracy z profesorem Austinem Smithem, dyrektorem Wellcome Trust – Medical Research Council Stem Cell Institute.

„Otrzymane przez nas wyniki sugerują, że cofnięcie zegara w celu otrzymania prawdziwych ludzkich komórek pluripotencjalnych w stanie podstawowym jest możliwe” – mówi profesor Smith. „Komórki te mogą być symbolem rzeczywistego punktu wyjściowego dla tworzenia nowych tkanek w ludzkim zarodku. Mamy nadzieję, że z biegiem czasu pozwolą nam one na poznanie podstawowej biologii wczesnego rozwoju płodu, którą nie sposób badać bezpośrednio na ludziach”.

Otrzymane przez nas wyniki sugerują, że cofnięcie zegara w celu otrzymania prawdziwych ludzkich komórek pluripotencjalnych w stanie podstawowym jest możliwe” – mówi profesor Smith. „Komórki te mogą być symbolem rzeczywistego punktu wyjściowego dla tworzenia nowych tkanek w ludzkim zarodku. Mamy nadzieję, że z biegiem czasu pozwolą nam one na poznanie podstawowej biologii wczesnego rozwoju płodu, którą nie sposób badać bezpośrednio na ludziach”.

Odkrycie naukowców przeciera szlaki dla produkcji świetnego materiału imitującego tkanki pacjenta na potrzeby medycyny translacyjnej. Zresetowane komórki stanowią znaczny postęp dla zastosowań ludzkich komórek macierzystych w procesach takich, jak badania przesiewowe leków na komórkach poszczególnych pacjentów, a także oczekuje się, że będą one stanowić niezawodne źródło wyspecjalizowanych komórek do regeneracyjnych przeszczepów tkanek.

Otrzymane przez nas wyniki sugerują, że cofnięcie zegara w celu otrzymania prawdziwych ludzkich komórek pluripotencjalnych w stanie podstawowym jest możliwe” – mówi profesor Smith. „Komórki te mogą być symbolem rzeczywistego punktu wyjściowego dla tworzenia nowych tkanek w ludzkim zarodku. Mamy nadzieję, że z biegiem czasu pozwolą nam one na poznanie podstawowej biologii wczesnego rozwoju płodu, którą nie sposób badać bezpośrednio na ludziach”.

 

Autor: Stylnazdrowie.pl

Redakcja poleca
comments powered by Disqus

Powrót ↑