Genombrott i direkt omvandling av humana celler från en typ till en annan


Genombrott i direkt omvandling av humana celler från en typ till en annan

I ett genombrott för regenerativ medicin och vävnadsteknik har forskare utvecklat ett verktyg som hjälper forskare att direkt omvandla mänskliga celler från en typ till en annan. De ser genombrottet som att bringa regenerativ medicin ett steg närmare växande hela organ från patienternas egna celler.

Forskarna säger att deras prediktiva system tillåter experimentella biologer att kringgå behovet av att skapa stamceller i omvandling av mänskliga celler från en typ till en annan.

I en Naturgenetik Papper, konstaterar teamet - ledt av forskare från University of Bristol i Storbritannien - att den nuvarande metoden för direkt omprogrammering av mänskliga celler från en typ till en annan - kallad "celltransdifferentiering" - tar lång tid eftersom det bygger på rättegång För att hitta rätt transkriptionsfaktorer.

Transkriptionsfaktorer är proteiner som bland annat hjälper till att reglera genuttryck. Alla celler i vår kropp bär samma gener, men olika gener uttrycks och tystas i olika celltyper.

För att transdifferentiera en cell till en annan måste du ändra arrangemanget av vilka gener som är påslagna och vilka är avstängda - och för detta behöver du en unik uppsättning transkriptionsfaktorer beroende på vilka gener du har att göra med.

Det finns ett annat sätt att skapa nya celler av en viss typ, och det är att gå via pluripotenta stamceller - omogna eller föregångare celler som ännu inte "bestämt" vilken typ av cell de är. Men som Julian Gough - professor i bioinformatik i Bristol - förklarar, betyder deras prediktiva system att du inte behöver gå ner denna väg:

"Barriären för framsteg inom detta område är de mycket begränsade typerna av celler som forskare kan producera. Vårt system, Mogrify, är en bioinformatikresurs som gör det möjligt för experimentella biologer att kringgå behovet av att skapa stamceller."

Pluripotenta stamceller kan användas för att behandla många olika medicinska tillstånd och sjukdomar. Det finns två typer: embryonala och artificiella. Embryonala stamceller är härledda från embryon, och medan de är de bästa stamcellerna finns det etiska problem med användningen av dem. Dessutom är processen med att skörda dem från embryon för terapeutisk användning dyr och svår.

De första mänskliga artificiella pluripotenta stamcellerna skapades för nästan ett decennium sedan av ett team ledt av Shinya Yamanaka, Kyoto-universitetet i Japan. Det tog dem lång tid - med hjälp av försök och fel - att hitta de fyra transkriptionsfaktorerna som gjorde att de kunde omprogrammera fibroblaster från musens hud till pluripotenta stamceller. Sedan dess har forskare bara kunnat upptäcka ytterligare omvandlingar för mänskliga celler en handfull gånger.

'Atlas of cellular reprogramming'

Prof. Gough säger att Mogrify förutspår vilka transkriptionsfaktorer som ska användas för att skapa någon mänsklig celltyp direkt från någon annan celltyp.

Med Prof. Jose Polo, från Monash University i Australien, testade Bristol-teamet systemet på två nya mänskliga cellkonverteringar - och lyckades första gången i båda fallen. Prof. Gough noterar:

"Hastigheten med vilken detta uppnåddes tyder på att Mogrify möjliggör skapandet av ett stort antal mänskliga celltyper i laboratoriet."

Det tog Bristol-laget 5 år att konstruera algoritmen genom att sammanföra information om genuttryck med transkriptionella regleringsnätverk. De använde data från FANTOMs internationella konsortium (baserat på RIKEN, Japan), varav Prof. Gough är en långtidsmedlem.

I papperet noteras hur laget "applicerade Mogrify till 173 mänskliga celltyper och 134 vävnader, definierade en atlas av cellulär omprogrammering" och att algoritmen "förutsätter korrekt transkriptionsfaktorerna som används vid kända transdifferentieringar".

Prof. Gough sammanfattar konsekvenserna av sitt arbete:

Förmågan att producera många typer av mänskliga celler leder direkt till vävnadsterapier av alla slag, för att behandla tillstånd från artrit till makuladegenerering, till hjärtsjukdom. Den mer omfattande förståelsen, på molekylär nivå av cellproduktion som leder fram från detta, kan ge oss möjlighet att odla hela organ från någons egna celler."

I ett försök att påskynda framstegen på fältet har laget gjort Mogrify tillgängligt online för andra forskare och forskare att använda.

I november 2015, Medical-Diag.com Rapporterade en studie där forskare omprogrammerade mänskliga hudceller direkt till serotoninfrisörande neuroner. Teamet identifierade ett kluster av sex transkriptionsfaktorer för att styra celldifferentiering.

How young blood might help reverse aging. Yes, really | Tony Wyss-Coray (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik