Menschliche hautzellen drehten sich direkt in funktionierende neuronen


Menschliche hautzellen drehten sich direkt in funktionierende neuronen

Wissenschaftler in Kalifornien haben menschliche Hautzellen direkt in funktionierende Neuronen oder Gehirnzellen umgewandelt, um die pluripotenten Stammzellstadien zu umgehen, so eine Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur diese Woche.

Der Prozeß dauerte vier bis fünf Wochen und benötigte nur die Zugabe von vier Genen, um die Transformation zu bewirken.

Im vergangenen Jahr zeigte das gleiche Team von der Stanford University School of Medicine, dass es möglich war, die Hautzellen direkt in Neuronen umzuwandeln.

Sie verwendeten eine ähnliche Kombination von Proteinen in der menschlichen Zellumwandlung, wie sie bei der Maus-Zell-Umwandlung verwendet wurden, außer dass der menschliche Prozess weniger effizient war und länger dauert.

Der Befund ist signifikant, weil es vermeidet, induzierte pluripotenten Stammzellen (iPS) zu machen, und kann es viel einfacher zu schaffen und zu studieren Neuronen, die Patienten oder krankheitsspezifisch im Labor sind.

IPS-Zellen nehmen Monate, um zu schaffen, und die jüngsten Berichte haben andere Probleme aufgeworfen. Studien in Labormäusen deuten darauf hin, dass sie genetisch identische iPS-Zellen aufgrund der Gene, die sie induzieren, ablehnen. Es gibt auch Bedenken, dass sie Tumore auslösen können.

Der ältere Autor Dr. Marius Wernig, Assistent der Pathologie und Mitglied des Stanford-Instituts für Stammzellbiologie und Regenerative Medizin, sagte der Presse:

"Wir sind jetzt viel näher an der Lage, Gehirn oder neurologische Erkrankungen im Labor zu imitieren."

"Vielleicht können wir vielleicht sogar eines Tages diese Zellen für menschliche Therapien benutzen", fügte er hinzu.

Die Studie ist die neueste in der schnelllebigen neuen Bereich der Transdifferenzierung, wo die Zellen gezwungen sind, neue Identitäten zu übernehmen. In den letzten 12 Monaten haben die Wissenschaftler Bindegewebe von der Haut in Herzzellen, Blutzellen und Leberzellen umgewandelt, berichtet Nature News.

Nach ihrem Erfolg mit den Maus-Hautzellen ging das Team durch einen inszenierten Prozess, um ihn mit menschlichen Zellen zu wiederholen.

Zuerst bewiesen sie, dass sie menschliche embryonale Stammzellen in Neuronen umwandeln könnten, indem sie sie mit einem Virus infizieren würden, das die gleichen drei Gene ausdrückte, die sie im Mausexperiment verwendeten. Sie nannten die Behandlung "BAM", kurz für die drei Gene, die Transkriptionsfaktoren Brn2, Ascl1 und Myt1.

Die BAM-Behandlung dauerte nur sechs Tage, um menschliche embryonale Stammzellen in fuctioning Neuronen umzuwandeln und es arbeitete auch an iPS-Zellen.

Aber als sie in die nächste Etappe zogen und die BAM-Behandlung mit menschlichen Hautzellen zu tun hatten, was sie mit den Hautschellen der Maus erreichten, liefen sie in Probleme.

Mit Fibroblasten-Hautzellen aus der Haut von abgebrochenen Föten und der Vorhaut von Neugeborenen fanden sie, dass die BAM-Behandlung erfolgreich Zellen produzieren konnte, die wie Neuronen aussahen, aber ihnen fehlte eine wichtige Funktion: Sie konnten nicht die elektrischen Impulse auslösen, die benötigt wurden, um mit zu kommunizieren gegenseitig.

So vermuteten die Forscher, dass eine Zutat fehlte, und durch Versuch und Irrtum fanden sie es schließlich, einen vierten Transkriptionsfaktor, das Gen namens NeuroD.

Mit NeuroD, der mit dem Virusträger hinzugefügt wurde, gelang es Wernig und Kollegen, viele Neuronen zu koaxieren, um auf elektrische Stimulation zu reagieren, so dass sie innerhalb weniger Wochen synaptische Verbindungen mit den Maus-Neuronen herstellten, die neben ihnen wuchsen.

Es gibt Probleme: Obwohl im Fall von Mäusen etwa 20% der Haut direkt in Neuronen umgewandelt werden können, mit menschlichen Hautzellen geht diese Effizienz auf etwa 2% oder 4% zurück. Und während der Mausvorgang nur Tage dauert, für die menschliche Haut ist es eine Frage von mehreren Wochen, und die elektrischen Impulse der resultierenden Neuronen sind nicht so stark wie die von natürlich abgeleiteten Neuronen.

Das Team arbeitet nun daran, diese Probleme zu überwinden und eine wachsende Kultur zu vervollkommnen, die die Geschwindigkeit und Effizienz des direkten Umwandlungsprozesses erhöht.

"Klar Mäuse und Menschen sind anders in signifikanten Weisen", sagte Wernig.

Ein weiteres Team von Stanford hat vor kurzem Hautzellen zu iPS-Zellen umgewandelt und dann zu einer patientenspezifischen Neurone zusammengearbeitet, um eine Frau mit Parkinson-Krankheit zu behandeln. Aber der Prozess ist sehr arbeitsintensiv und beruht auf Zelllinien, die eine geringere Vielfalt an Vielfalt im Vergleich zu natürlich erzeugten Neuronen haben.

Im Vergleich zur direkten Umwandlungsmethode mit der iPS-Methode sagte Wernig, dass es wichtig sei, auf beiden zu arbeiten:

"Der iPS-Zellansatz ist machbar und hat sich gezeigt, dass er arbeitet."

"Es ist möglich, dass der beste Ansatz je nach Krankheit oder Art der Forschung ablaufen kann", fügte er hinzu.

Die National Institutes of Health, das Stanford Institute für Stammzellbiologie und Regenerative Medizin, die Stiftung Donald E. und Delia B. Baxter, die Ellison Medical Foundation, die Stinehard-Reed Foundation und die New York Stem Cell Foundation unterstützten und unterstützten Für die Forschung, wie auch Stanfords Abteilung für Pathologie.

"Induktion von menschlichen neuronalen Zellen durch definierte Transkriptionsfaktoren".

Zarying P. Pang, Nan Yang, Thomas Vierbuchen, Austin Ostermeier, Daniel R. Fuentes, Troy Q. Yang, Ami Citri, Vittorio Sebastiano, Samuele Marro, Thomas C. Südhof und Marius Wernig

Natur Veröffentlicht am 26 Mai 2011

DOI: 10.1038 / nature10202

Zugehöriger Artikel (Jan 2010): Maus-Haut-Zellen drehten sich direkt in Neuronen, Skipping IPS-Bühne

Zusätzliche Quellen: Stanford School of Medicine, Nature News.

Susan Solomon: The promise of research with stem cells (Video Medizinische Und Professionelle 2018).

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