Die fähigkeit der newt, das gewebe, das in den mauszellen repliziert wurde, zu regenerieren


Die fähigkeit der newt, das gewebe, das in den mauszellen repliziert wurde, zu regenerieren

Tissue Regeneration a la Salamander und Newts scheint wie es das Zeug der Science-Fiction sein sollte. Aber es passiert routinemäßig. Warum können wir nicht Säugetiere nur noch ein Glied erwachsen oder ein paar neue Herzmuskelzellen herausgewinnen? Neue Forschung deutet darauf hin, dass es einen sehr guten Grund geben könnte: Die Fähigkeit der Zellen, in den Zellzyklus nach Belieben ein- und auszutreten, eine Voraussetzung für die Zellteilung, die notwendig ist, um neues Gewebe zu machen, reduziert die Chancen, dass sie Amok laufen und Bilden potentiell tödliche Krebsarten.

Jetzt haben Wissenschaftler an der Stanford University School of Medicine einen großen Schritt in Richtung, um diese regenerative Kapazität auf Säugetier-Muskelzellen zu vermitteln, Sie erfüllten diese Leistung in Experimenten mit Labormäusen, in denen sie die Expression von nur zwei tumorunterdrückenden Proteinen blockierten. Der Befund kann uns näher an zukünftige regenerative Therapien beim Menschen heranführen - überraschenderweise, indem wir uns die Entschlossenheit zurückschieben, den evolutionären Baum zurückzubringen.

"Newts regenerieren Gewebe sehr effektiv", sagte Helen Blau, PhD, Donald E. und Delia B. Baxter Professor und Mitglied von Stanfords Institut für Stammzellbiologie und Regenerative Medizin. "Im Gegensatz dazu sind Säugetiere erbärmlich Leber, und das ist es. Bis jetzt war es ein Rätsel, wie sie es tun."

Blau ist der leitende Autor der Forschung, die am 6. August in Cell Stem Cell veröffentlicht wird. Kostandin Pajcini, PhD, ehemaliger Doktorand und Jason Pomerantz, MD, ehemaliger Postdoktorand im Labor von Blau, sind in erster Linie verantwortlich für Die Arbeit und sind der erste Autor und Co-Senior Autor, jeweils.

Zwar gab es eine Menge Diskussion über die Verwendung von erwachsenen oder embryonalen Stammzellen zu reparieren oder zu revitalisieren Gewebe im ganzen Körper, in diesem Fall die Forscher waren nicht studieren Stammzellen. Stattdessen untersuchten sie, ob die Myozyten, die die Mühlenmuskelzellen, die sich normalerweise nicht teilen, induziert werden können, um wieder in den Zellzyklus einzutreten und mit der Proliferation zu beginnen. Dies ist wichtig, weil die meisten spezialisierten oder differenzierten Zellen in Säugetieren in einen stationären Zustand gesperrt sind, der keine Zellteilung erlaubt. Und ohne Zellteilung ist es nicht möglich, Regeneration zu bekommen.

Im Gegensatz dazu sind die Zellen von einigen Arten von Amphibien in der Lage, verlorenes oder beschädigtes Gewebe durch Eintritt in den Zellzyklus zu ersetzen, um mehr Muskelzellen zu ersetzen. Dabei behalten die Zellen ihre Muskelidentität bei, die sie daran hindert, sich von der ausgetretenen Pfade zu befreien und andere, weniger nützliche Zelltypen zu werden.

Pomerantz und Blau fragten sich, ob es möglich wäre, die Säugetierzellen zu koaxieren, um einem ähnlichen Weg zu folgen. Um dies zu tun, mussten sie jedoch festlegen, was zwischen Säugetier- und Salamanderzellen unterschiedlich war, wenn es um die Zellzykluskontrolle geht. Ein Aspekt beinhaltet eine Klasse von Proteinen namens Tumorsuppressoren, die unangemessene Zellteilung blockieren.

Bisherige Untersuchungen hatten gezeigt, dass ein Tumor-Suppressor namens Retinoblastom oder Rb eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von vielen Arten von spezialisierten Säugetierzellen, einschließlich jener, die im Muskel gefunden werden, von der Trennung von willy-nilly spielt. Aber die Wirkung der Blockierung der Expression von Rb in Säugetierzellen ist inkonsistent: In einigen Fällen hat es den Zellen erlaubt, wieder in den Zellzyklus zu hüpfen; In anderen hat es nicht

Die Forscher beschäftigten einige evolutionäre Detektivarbeit, um herauszufinden, dass ein anderer Tumorsuppressor namens ARF beteiligt sein könnte. Wie Rb arbeitet ARF, um die Bremsen auf den Zellzyklus als Reaktion auf interne Signale zu werfen. Eine Untersuchung des evolutionären Baumes lieferte einen wichtigen Hinweis. Sie sahen, dass ARF zuerst in Hühnern entstand. Es ist bei anderen Vögeln und Säugetieren, aber nicht bei Tieren wie Salamander, die sich auf den unteren Ästen befinden, gefunden. Mittlerweile fehlt es auch in Zelllinien, die mit dem Radfahren beginnen, wenn Rb verloren ist, und es wird bei niedrigeren als normalen Niveaus in Säugetierlebern ausgedrückt - das einzige Organ, das wir Menschen regenerieren können.

Basierend auf der Arbeit der früheren Forscher mit den Münzen, sagte Blau, dass es "uns schien, dass sie nicht die gleichen Einschränkungen für das Wachstum haben. Wir vermuteten, dass vielleicht während der Evolution die Menschen einen Tumorsuppressor, der bei niedrigen Tieren nicht auf Kosten von Regeneration."

Sich genug, Pajcini und Pomerantz fanden heraus, dass die Blockierung der Expression von Rb und ARF erlaubte einzelne Myozyten isoliert von Maus Muskel zu dedifferenzieren und beginnen zu teilen. Als sie die Zellen wieder in die Mäuse legten, konnten sie mit vorhandenen Muskelfasern verschmelzen - solange die Rb-Expression wiederhergestellt wurde. Ohne Rb vermehrten sich die transplantierten Zellen übermäßig und störten die Struktur des ursprünglichen Muskels.

"Diese Myozyten haben den Punkt der Rückkehr nicht erreicht", sagte Blau, "sie können nicht einfach anfangen, sich wieder zu teilen, aber hier zeigen wir, dass vorübergehend die Ausbreitung von nur zwei Proteinen blockiert werden kann, um eine alte Fähigkeit wiederzugeben, zum Muskel der Säugetiere beizutragen."

Das Schlüsselwort hier ist "vorübergehend". Wie aus den Maus-Experimenten klar ist, kann die Blockierung der Expression von Tumorsuppressoren in Säugetierzellen ein heikles Gambit sein. Die dauerhafte Entfernung dieser Proteine ​​kann zu einer unkontrollierten Zellteilung führen. Aber ein vorübergehender und gut kontrollierter Verlust - wie die Forscher hier konzipiert - könnte ein nützliches therapeutisches Werkzeug sein.

Die Forschung erforderte eine ausgefeilte Technologie, um einzelne Myozyten voneinander zu trennen. Um dies zu tun, reiste Pajcini nach München, um zu lernen, wie man eine Technik, die normalerweise auf kryokonservierten und festen Gewebeschnitten verwendet wird, optimieren kann - "Laser-Mikrodissektion-Katapultierung" - für den Einsatz mit lebenden Zellen. Aber die Anstrengung hat sich gelohnt, als er in der Lage war, schlüssig zu beweisen, dass, sobald die Expression der beiden Proteine ​​blockiert wurde, sich einzelne lebende Zellen tatsächlich in Kultur teilen.

Als nächstes würden die Forscher gerne sehen, ob die Technik in anderen Zelltypen arbeitet, wie die der Bauchspeicheldrüse oder das Herz, und ob sie es veranlassen können, in Gewebe an Orten der Verletzung zu passieren. Wenn ja, kann es möglich sein, temporäre Zellproliferation als Mittel der Therapie für eine Vielzahl von Krankheiten auszulösen.

Zusätzlich zu Blau, Pajcini und Pomerantz, andere Stanford Forscher, die in der Studie beteiligt sind, gehören der leitende Forscher Stephane Corbel, PhD und Assistant Professor für Pädiatrie und Genetik Julien Sage, PhD. Pajcini ist jetzt an der Universität von Pennsylvania, und Pomerantz ist ein Assistent Professor für Chirurgie an der Universität von Kalifornien-San Francisco.

Die Forschung wurde von den National Institutes of Health und der Baxter Foundation unterstützt.

Quelle: Stanford University Medical Center

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