211service.com
Omprogrammerede stamceller husker deres fortid
Mens omprogrammerede stamceller - dem, der stammer fra fuldt differentierede voksne celler - kan transformeres til enhver type væv, har forskere nu opdaget, at de bevarer et minde om, hvor de kom fra. Den hukommelse ser ud til at påvirke cellernes udvikling; Omprogrammerede stamceller konverteres lettere tilbage til deres oprindelige identitet, ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort online i dag i Natur . Resultaterne kan påvirke forskningen i de to hovedanvendelser for omprogrammerede stamceller; voksende indsats for at studere sygdom i celler, der stammer fra patienter med disse sygdomme, og udviklingen af erstatningscelleterapier.
Fremstilling af knogler: Stamceller afledt af hud er bedre til at danne knogleceller (højre) end stamceller afledt af blod (venstre), fordi hud er tættere relateret til knogle. Kolonier af knogleceller er vist med rødt.
For et par år siden udviklede forskere en måde at omprogrammere voksne celler til stamceller ved hjælp af en simpel kombination af genetiske eller kemiske faktorer, uden embryo påkrævet. Ligesom embryonale stamceller kan disse inducerede pluripotente stamceller (iPS) både reproducere sig selv og differentiere til stort set alle typer væv i kroppen. Teknologien spredte sig hurtigt over hele kloden og gav en måde at studere stamceller og deres potentielle terapeutiske fordele uden de tekniske og etiske forhindringer ved at bruge celler afledt af embryoner. Men tre år senere dukker der fortsat komplikationer op.
Mens iPS-celler har bestået alle de traditionelle test af såkaldt pluripotens - evnen til at differentiere til enhver type væv - og ser genetisk identiske ud med embryonale stamceller, har de begrænsninger. George Daley og hans kolleger har ved at studere stamceller fra mus fundet ud af, at celler afledt af blod er bedre i stand til at differentiere tilbage til blodceller end til knogler; dem, der stammer fra knogler, laver dårlige blodlegemer og endnu dårligere neuroner.
Daleys team sammenlignede også muse iPS-celler med dem, der havde gennemgået nuklear overførsel, den teknik, der blev brugt til at klone fåret Dolly. De to metoder udløser forskellige mekanismer til at skubbe en celle tilbage til en stamcelletilstand, og de kemiske metoder til omprogrammering af iPS-celler ser ud til at være mindre grundige. iPS-cellerne opretholder kemiske modifikationer på deres DNA, der indikerer deres tidligere identitet, mens nuklear overførsel tørrer skiferen ren. (Det var ikke muligt at lave lignende eksperimenter med humane celler, fordi ingen endnu har klonet menneskelige celler.)
Resultaterne skaber en hage for brugen af iPS-celler til grundlæggende sygdomsforskning. Mange videnskabsmænd har indsamlet hudprøver fra patienter med forskellige sygdomme, omprogrammeret dem tilbage til iPS-celler og derefter bedt dem om at differentiere til væv, der er ramt af sygdommen. Dette giver dem mulighed for at undersøge, hvordan sygdommen udfolder sig på molekylært niveau. Men hvis sygdommen er en neurologisk, såsom Parkinsons, eller noget, der ikke er relateret til hudvæv, kan variationen, der opstår på grund af det oprindelige væv, maskere virkningerne af sygdommen.
Med hensyn til at udvikle erstatningscelleterapier fra iPS-celler, kan fundet være en velsignelse. Det er et tveægget sværd, siger Daley. Det har været meget udfordrende at lave og dirigere differentiering af iPS-celler til specifikke væv. At starte med vævet af interesse kan gøre det lettere, siger han. For at dyrke nye knogleceller, for eksempel, ville forskerne være bedre stillet at tage en knoglebiopsi fra patienten som udgangsmateriale i stedet for at begynde med blod- eller hudceller.
En anden undersøgelse udgivet online i dag i Natur bioteknologi viser, at disse cellulære hukommelser falmer, efter at cellerne er blevet dyrket i successive generationer. Når cellerne gennemgår hundredtusindvis af celledelinger, ser denne hukommelse ud til at forsvinde, siger Harvard stamcellebiolog Konrad Hochedlinger , der ledede den anden undersøgelse. Cellerne kan ikke skelnes fra hinanden, og de forskelle, vi tidligt observerer, ser ud til at forsvinde. Men fordi omfattende dyrkning også kan introducere genetiske mutationer i cellerne, er dette muligvis ikke en levedygtig løsning til at udslette cellulær hukommelse.
Samlet viser undersøgelserne, at forskerne stadig har meget at forstå om iPS-celler. Om ikke andet, så burde vi stadig studere nuklear overførsel for at studere, hvordan naturen laver sin egen programmering, siger Evan Snyder , der leder programmet for stamceller og regenerativ biologi ved Sanford-Burnham Medical Research Institute i La Jolla, CA. Snyder var ikke involveret i forskningen. Nuklear overførsel er en vanskelig proces, der aldrig med succes udføres i humane celler og ikke en sandsynlig kandidat til terapeutisk brug. Men selv som et forskningsværktøj er det stort set forsvundet, og få laboratorier fortsætter med at studere det, nu hvor de kan skabe deres egne iPS-celler.