Omprogrammering av voksenceller, gjennombrudd av harvard stamcelle institutt


Omprogrammering av voksenceller, gjennombrudd av harvard stamcelle institutt

Forskere har oppdaget en ny måte å skape stamceller fra hud som har en mye lavere risiko for kreft - i en rapport i journalen Cellstamcelle Forskerne sier at dette er et så stort skritt fremover i omprogrammeringen av humane voksne celler at Harvard Stem Cell Institute vil begynne å bruke sin nye metode for å gjøre pasient og sykdomspesifikke induserte pluripotente stamceller (iPS-celler) med en gang. Pluripotente stamceller kan bli til en hvilken som helst slags human celle.

Doug Melton, medformann i Harvard's Department of Stem Cell og Regenerative Biology, sa:

Dette arbeidet fra Derrick Rossi og hans kollegaer løser en av de store utfordringene vi står overfor når vi prøver å bruke pasientens egne celler til å behandle deres sykdom. Jeg forutsier at dette umiddelbart vil bli den foretrukne metoden for å lage iPS-celler fra pasienter, og faktisk gjør vi ved HSCI vår hele iPS-kjerne til å bruke denne metoden.

Derrick Rossi og team på Immun Disease Institute ved Children's Hospital Boston benyttet syntetisk mRNA til å omprogrammere fibroblaster (voksne humane hudceller) og konverterte dem til celler som ser ut til å være identiske med menneskelige embryonale stamceller. Embryonale stamceller kan bli til en hvilken som helst type celle, de er byggesteinene i alle menneskelige organer og vev.

Forskerne brukte da andre mRNA til å programmere nye celler, som de har kalt RNA-iPS (RiPS), og opprettet muskelceller. Disse cellene skal kunne omdanne seg til en hvilken som helst type celle.

MRNA skal være trygt å bruke til behandling av pasienter, sier Rossi. MRNA bærer genetiske instruksjoner, men trenger ikke inn i DNA-celler fra målceller, i motsetning til at iPS-cellene for øyeblikket er opprettet globalt.

I et intervju sa Rossi:

Våre funn angir tre store hindringer for klinisk translasjonell bruk av iPS-celler. Metoden: bryter ikke på noen måte genomisk integritet, da det ikke nødvendiggjør integrasjon av gener eller virus inn i målcellens DNA; Det er størrelsesordener som er mer effektive for å produsere iPS-celler enn vanlige iPS-metoder, som var notorisk ineffektive; Og det gir oss en måte å direkte programmere og lede skjebnen til (utviklingen) av iPS-cellene mot klinisk nyttige celletyper.

Det ser ut til at forskerne har løst alle tre store problemene som har forskjønne forskere siden Shinya Yamanaka, en japansk forsker, brukte fire gener i 2006 for å konvertere fibroblaster til celler med alle egenskapene til embryonale stamceller. Yamanaka kalte dem iPS-celler (induserte pluripotente stamceller) - de kunne bli indusert til å bli en hvilken som helst type celle i menneskekroppen.

Imidlertid brukte Yamanaka et virus for å få gener inn i målcellens genom, som skapte minst to store hindringer når man prøvde å bruke iPS-celler til sykdomsbehandling:

  • Kreftrisiko - ved å integrere virus kreft kan utilsiktet utløses
  • Ikke identisk med embryonale stamceller - ved å plassere genene inne i genomet, kan endringer oppstå som ville endre egenskapene til de resulterende iPS-cellene.
Forskere over hele verden har siden da forsøkt å søke etter andre måter å slå voksne celler inn i iPS-celler for å skape cellelinjer som bærer gener av syke pasienter, slik at de kan studere sykdommen, samt å behandle pasienter ved å skape pasient- Spesifikke cellelinjer for dem. Nå kan de ha det de lette etter, skriver forskerne.

Rossi forklarer:

De fleste tilnærminger for å generere iPS-celler innebærer en form for integrering i genomet, vanligvis viral. Så klart er utviklingen av en teknologi som ikke bryter med genomisk integritet svært viktig. Genterapiforsøk har dessverre lært oss faren for å forlate virus i genomet da noen pasienter utviklet kreft som ble drevet av de integrerte virusene. Så når man tenker på strategier for regenerativ medisin, må man tenke seg å bruke celler hvis genom har ikke blitt brutt. Vi tror at det å utnytte RNA til å generere transplanterbare celler og vev, er en ideell løsning fordi RNA, så vidt vi vet, er helt uintegrert.

Med andre ord:

  • Rossi og team har laget mRNA, en kunstig messenger som bærer instruksjonssettene fra de fire genene Yamanaka som brukes. MRNA instruerer de voksne cellene til å omprogrammere, på samme måte som Yamanakas gjorde, men denne gangen uten å forstyrre integriteten til den voksne cellens genom.
  • Yamaka klarte å gjøre det også, men han kunne ikke unngå å forstyrre integriteten til den voksne cellens genom.
Den resulterende RiPS har ikke virale transgene, så de er mer identiske med menneskelige embryonale stamceller. Når Rossi og team sammenlignet deres RiPS-celler med humane embryonale stamceller, var de mye mer lik i forhold til iPS-cellene som ble generert med virus.

Så hvordan konverterer du RiPS-celler til celler, må forskere behandle pasienter, for eksempel betaceller som er ødelagt i diabetes Type 1?

Rossi forklarer:

Frem til dette punktet har det vært ekstremt vanskelig å lede celler for å skille seg mot spesielt skjebner eller celletyper

For øyeblikket, for å få celler til å utvikle seg på den måten du har, har forskere forsøkt å kontrollere miljøet der cellene utvikler seg, tilpasse vekstmediene så vel som andre faktorer slik at iPS-cellene blir til en bestemt type Av celle.

Rossi sa:

Vi trodde å bruke mRNA-kodende celletypespesifikke faktorer for å drive skjebnen til iPS-celler til ønsket celleslag. Vi begynner å vite mer om hvilke faktorer som er nødvendig for å skape bestemte typer celler. Et godt eksempel var demonstrasjonen av Doug Meltons gruppe at de bare kunne bruke 3 spesifikke faktorer for å gjøre voksne eksotrine celler i brystkreft til insulinproducerende betaceller.

Men disse forsøkene trengte at et genbærende virus skulle plasseres inne i målcellen, sa Rossi, selv om Melton-gruppen brukte kjemikalier i stedet for noen av virusene.

For å kunne vise at mRNA kunne brukes til å bestemme hvilken måte en iPS-celle utvikler, syntetiserte Rossi og team et mRNA med instruksjonssettet for å lage muskelceller, og viste at de kunne bruke dette til å effektivt lede RiPS til å bli muskelceller - og uten å underminere integriteten til disse cellene genomene.

Rossi la til:

Disse resultatene gir oss et nytt eksperimentelt paradigme som sikkert kan brukes i regenerativ medisin.

Forskerne sier at de har funnet en metode som er mye mer effektiv enn noen tidligere for å lage iPS-celler.

Rossi fortsatte:

Frem til nå har iPS-cellegenerering vært en svært ineffektiv prosess. Vår teknikk tillater iPS-generasjon som er betydelig mer effektiv enn konvensjonelle tilnærminger.

Rossi og teamet sier at deres iPS konvertering effektivitet varierer fra 1% til 4% av startceller, sammenlignet med 0,001% til 0,01% (som pleide å være tilfelle), noe som betyr at hvis bare få få startceller brukes, kan iPS-celler fortsatt Bli generert. Dette kan være en avgjørende fordel hvis bare noen få startceller kan hentes fra en pasient.

Rossi og kolleger sier at de også har funnet en måte å overvinne den naturlige cellulære immuniteten mot innsetting av fremmed RNA.

Rossi sa:

Jeg er sikker på at ikke det eneste laboratoriet skulle ha ideen om å bruke RNA for cellular omprogrammering. Problemet er at når du introduserer RNA i en celle, tror cellen at den blir smittet av et RNA-virus og retaliates ved å produsere en massiv interferonrespons som effektivt slår ned cellefunksjonen og kan be for cellen til altruistisk selvmord som det prøver å stoppe "Viruset" fra å kopiere. For å kunne bruke RNA for cellular omprogrammering behøvde vi tydeligvis å overvinne dette problemet. Vår tilnærming var å modifisere RNA slik at det ikke lenger satte antivirale responser inn når de ble introdusert i celler. Det modifiserte mRNA muliggjort effektivt å uttrykke proteiner i celler i dager og uker uten å forårsake noen bivirkninger i cellene. Dette tillot tillater oss å omprogrammere celle til pluripotency, som er en prosess som krever flere uker med Yamanaka-faktoruttrykk.

"Selv om vi utviklet denne teknologien for cellulær omprogrammering, har den faktisk verktøyet langt utover det. I utgangspunktet gir teknologien vår et middel til å forbigående uttrykke noe protein i en celle uten å fremkalle cellens antivirale responsveier. Dette kan ha potensiell terapeutisk fordel hos pasienter Lider av protein mangler.

Doug Melton sa:

Det er herlig å se at HSCI frø tilskudd midler gitt til fremragende, innovative og fantasifulle unge forskere som Rossi som kan så raskt og dramatisk endre et felt.

Klikk her for å lytte til Derrick Rossi og Doug Melton beskrive dette arbeidet.

Kilde: Harvard Stem Cell Institute

"Meget effektiv omprogrammering til pluripotency og rettet differensiering av humane celler med syntetisk modifisert mRNA"

Luigi Warren, Philip D. Manos, Tim Ahfeldt, Yuin-Han Loh, Hu Li, Frank Lau, Wataru Ebina, Pankaj K. Mandal, Zachary D. Smith, Alexander Meissner, George Q. Daley, Andrew S. Brack, James J Collins, Chad Cowan, Thorsten M. Schlaeger, Derrick J. Rossi

Cellstamcelle, 30. september 2010

10.1016 / j.stem.2010.08.012

Grief Drives a Black Sedan / People Are No Good / Time Found Again / Young Man Axelbrod (Video Medisinsk Og Faglig 2020).

§ Problemer På Medisin: Medisinsk praksis