Voor het eerst hebben wetenschappers het geheugen van een cel volledig gewist voordat ze er een stamcel van maakten

Wetenschappers hebben al een manier gevonden om menselijke cellen in nieuwe vormen te transformeren, door een speciaal mengsel van chemicaliën te gebruiken om eenvoudige huidcellen aan te zetten tot veerkrachtig weefsel dat bekend staat als geïnduceerde pluripotente stamcellen.

Ondanks dit nieuwe leven behouden deze specifieke cellen nog steeds enkele genetische herinneringen aan hun tijd als volledig ontwikkeld weefsel, wat hun gebruik als schone lei beïnvloedt.

Nu heeft een internationaal team van onderzoekers nog iets beter gedaan: een nieuwe manier vinden om het geheugen van een cel te wissen, zodat deze beter kan worden geherprogrammeerd als stamcel.

Dit klinkt misschien allemaal als moleculaire magie Inclusief pluripotente stamcellen (iPSC’s) zoals ze bekend staan, worden sinds 2006 in medisch onderzoek gebruikt om ziekten te modelleren en behandelingen te ontwikkelen.

Hun ontdekking, gedaan door twee Japanse wetenschappers, heeft een nieuwe wereld van regeneratieve geneeskunde geopend, waar embryonale stamcellen kunnen worden gemanipuleerd uit normale volwassen menselijke cellen met behulp van een combinatie van herprogrammeringsmiddelen.

de De belofte van iPSC’s is enormOmdat ze zich eindeloos kunnen verspreiden en aanleiding kunnen geven tot elk ander celtype in het lichaam, zijn iPSC’s niet alleen ongelooflijk nuttige hulpmiddelen voor het bestuderen van ziekten. Het dient ook als een opstapje naar individualiteit Celgebaseerde therapieënDie beschadigd of ziek weefsel kan vervangen.

In het laboratorium hebben wetenschappers geïnduceerde pluripotente stamcellen gebruikt om hartweefsel te laten groeien dat klopt als echte hartcellen en om miniatuurreplica’s van organen te maken, organoïden genoemd.

iPSC’s hebben ons ook een ongeëvenaard inzicht gegeven in de basisprincipes van celdeling en neurodegeneratieve ziekten zoals ziekte van Alzheimer En Motorneuronziekten.

Maar het proces van het vormen van iPSC’s is niet perfect: sommige cellen behouden epigenetische modificaties die op hun DNA zijn toegepast in hun gedifferentieerde staat, of ondergaan zelfs spontane veranderingen in deze epigenetische ‘herinneringen’ die het celgedrag kunnen beïnvloeden.

“Dit zou functionele verschillen kunnen creëren tussen pluripotente stamcellen en de embryonale stamcellen die ze moeten nabootsen, en de gespecialiseerde cellen die daarvan later zijn afgeleid, waardoor het gebruik ervan wordt beperkt.” Hij legt uit Studieauteur Ryan Lister, een genomisch bioloog aan de Universiteit van West-Australië.

Dus probeerden Lister en zijn collega’s te begrijpen wanneer deze afwijkingen optreden tijdens het herprogrammeren van cellen en hoe ze deze en andere slepende markeringen kunnen vermijden of wissen.

Het team profileerde de genexpressie terwijl cellen het herprogrammeringsproces doorliepen, om te zien welke genen werden ingeschakeld en wanneer.

Een groot deel van het DNA van de cel is opgerold Grote eiwitten die histonen worden genoemdHet beschermen van die delen van de cellulaire machinerie die tot taak hebben genen in eiwitten te decoderen.

Afhankelijk van waar de histonen zijn geplaatst, reageert de cel mogelijk niet op de chemische signalen die wetenschappers ernaar sturen, in welk geval de cel via een proces van herprogrammering een epigenetisch geheugen met zich meedraagt.

De nieuwe methode, transient treatment naive (TNT) herprogrammering genoemd, bootst het resetten van het cellulaire genoom van een cel na dat plaatsvindt in een zeer vroege embryonale ontwikkeling, vóór en nadat het embryo zichzelf in de baarmoederwand heeft geïmplanteerd.

In een reeks experimenten met cellen ontdekten de onderzoekers opdagen Herprogrammering van TNT “wist effectief het epigenetische geheugen”, vooral in dichtbevolkte DNA-gebieden – maar zonder andere belangrijke informatie te verwijderen. ingeprent in het genoom.

Als resultaat hiervan lijken de geherprogrammeerde cellen qua functie en op moleculair niveau beter op embryonale stamcellen.

“Wij verwachten dat de herprogrammering van TNT een nieuwe standaard zal vestigen voor celtherapieën en biomedisch onderzoek, en de vooruitgang daarin enorm zal bevorderen.” Hij zegt Leicester.

“Het lost de problemen op die gepaard gaan met conventioneel gegenereerde geïnduceerde pluripotente stamcellen, die, als ze niet worden aangepakt, zeer schadelijke gevolgen kunnen hebben voor langdurige celtherapieën.” Toevoegen Jia Tan, studieauteur en celbioloog aan de Monash University in Melbourne.

Het onderzoek is gepubliceerd in natuur.