Po raz pierwszy naukowcy całkowicie wymazali pamięć komórki przed przekształceniem jej w komórkę macierzystą

Naukowcy znaleźli już sposób na przekształcanie ludzkich komórek w nowe formy, używając specjalnej mieszaniny substancji chemicznych do wpychania skromnych komórek skóry w sprężystą tkankę zwaną indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi.

Pomimo tego nowego życia, te specyficzne komórki nadal zachowują pewne genetyczne pamiątki z czasów, gdy były w pełni rozwiniętą tkanką, co wpływa na ich wykorzystanie jako czystej karty.

Teraz międzynarodowy zespół naukowców zrobił coś lepszego: znalazł nowy sposób na wymazanie pamięci komórki, aby można było ją lepiej przeprogramować jako komórkę macierzystą.

Wszystko to może jednak brzmieć jak magia molekularna Zawiera pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC), jak są znane, są wykorzystywane w badaniach medycznych do modelowania chorób i opracowywania metod leczenia od 2006 roku.

Ich odkrycie, dokonane przez dwóch japońskich naukowców, otworzyło nowy świat medycyny regeneracyjnej, w której embrionalne komórki macierzyste można wyhodować z normalnych dorosłych komórek ludzkich przy użyciu kombinacji środków przeprogramowujących.

the Możliwości iPSC są ogromnePonieważ mogą rozprzestrzeniać się w nieskończoność i dać początek każdemu innemu typowi komórek w organizmie, iPSC są nie tylko niezwykle przydatnymi narzędziami do badania chorób. Służy także jako krok w stronę indywidualności Terapie oparte na komórkachKtóre mogą zastąpić uszkodzoną lub chorą tkankę.

W laboratorium naukowcy wykorzystali indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste do wyhodowania tkanki serca, która bije jak prawdziwe komórki serca, i skonstruowali miniaturowe repliki narządów, zwane organoidami.

Centra iPSC zapewniły nam także niezrównany wgląd w podstawy podziału komórek i choroby neurodegeneracyjne, takie jak Choroba Alzheimera I Choroby neuronu ruchowego.

Jednak proces tworzenia iPSC nie jest doskonały: niektóre komórki zachowują modyfikacje epigenetyczne zastosowane w ich DNA w stanie zróżnicowanym lub nawet ulegają spontanicznym zmianom w tych epigenetycznych „pamięciach”, które mogą wpływać na zachowanie komórek.

„Może to spowodować różnice funkcjonalne między pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi a embrionalnymi komórkami macierzystymi, które mają naśladować, a później wyspecjalizowanymi komórkami pochodzącymi z nich, ograniczając ich zastosowanie”. On tłumaczy Autor badania Ryan Lister, biolog genomiczny z Uniwersytetu Australii Zachodniej.

Dlatego Lister i jego współpracownicy starali się zrozumieć, kiedy te nieprawidłowości pojawiają się podczas przeprogramowania komórek, i dowiedzieć się, jak ich unikać i innych trwałych śladów lub je usuwać.

Zespół sprofilował ekspresję genów w miarę przechodzenia komórek przez proces przeprogramowania, aby zobaczyć, które geny zostały włączone i kiedy.

Duża część DNA komórki jest zwinięta Duże białka zwane histonamiOchrona tych części maszynerii komórkowej, których zadaniem jest dekodowanie genów w białka.

W zależności od tego, gdzie umieszczone są histony, komórka może nie reagować na sygnały chemiczne wysyłane do niej przez naukowców, w takim przypadku przenosi pamięć epigenetyczną w procesie przeprogramowania.

Nowa metoda, zwana przeprogramowaniem przejściowym TNT, naśladuje resetowanie genomu komórkowego komórki, które zachodzi na bardzo wczesnym etapie rozwoju embrionalnego, przed i po wszczepieniu się zarodka w ścianę macicy.

W serii eksperymentów na komórkach naukowcy pokazać się Przeprogramowanie TNT „skutecznie wymazuje pamięć epigenetyczną”, szczególnie w gęsto zaludnionych regionach DNA – ale bez usuwania innych ważnych informacji. odciśnięte w genomie.

W rezultacie przeprogramowane komórki lepiej przypominają embrionalne komórki macierzyste pod względem funkcji i poziomu molekularnego.

„Oczekujemy, że przeprogramowanie TNT ustanowi nowy standard w terapiach komórkowych i badaniach biomedycznych oraz znacznie przyspieszy ich postęp”. On mówi Leicestera.

„Rozwiązuje problemy związane z konwencjonalnie generowanymi indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi, które, jeśli nie zostaną rozwiązane, mogą mieć bardzo szkodliwe konsekwencje dla długoterminowych terapii komórkowych”. Dodać Jia Tan, autorka badań i biolog komórka na Uniwersytecie Monash w Melbourne.

Badanie zostało opublikowane w Natura.