Mutante stamsellen stride de regels fan ûntwikkeling

Skreaun troch editor

It fuortheljen fan ien gen út it ûntwikkeljen fan hertsellen makket dat se ynienen feroarje yn harsensellenfoarrinners, wêrtroch Gladstone-ûndersikers sellulêre identiteit opnij tinke.

Printfreonlik, PDF & e-mail

Stel jo foar dat jo in koeke bakje, mar jo hawwe gjin sâlt. Sels mei it ûntbrekkende yngrediïnt liket it beslach noch altyd op cakebeslach, dus jo stekke it yn 'e oven en krúsje de fingers, ferwachtend te einigjen mei wat frij tichtby in normale cake. Ynstee, jo komme werom in oere letter te finen in folslein cooked steak.

It klinkt as in praktyske grap, mar dit soarte fan skokkende transformaasje is wat der echt barde mei in skûtel fan mûsstamsellen doe't wittenskippers fan Gladstone Institutes mar ien gen fuorthelle - stamsellen dy't ornearre wiene om hertsellen te wurden, liken ynienen op 'e foarrinners fan harsensellen. De tafallige observaasje fan wittenskippers fergruttet wat se tochten dat se wisten oer hoe't stamsellen yn folwoeksen sellen feroarje en har identiteit behâlde as se rypje.

"Dit daagt wirklik fûnemintele konsepten út oer hoe't sellen de kursus bliuwe as se ienris op har paad begjinne om hert- of harsensellen te wurden," seit Benoit Bruneau, PhD, direkteur fan it Gladstone Institute of Cardiovascular Disease en in senior auteur fan 'e nije stúdzje publisearre yn Natuer.

Gjin weromdraaie

Embryonale stamsellen binne pluripotint - se hawwe de mooglikheid om te ûnderskieden, of te transformearjen, yn elke soart sel yn in folslein foarme folwoeksen lichem. Mar it nimt in protte stappen foar stamsellen om oanlieding te jaan ta folwoeksen seltypen. Op har paad om hertsellen te wurden, ûnderskiede embryonale stamsellen bygelyks earst yn mesoderm, ien fan trije primitive weefsels fûn yn 'e ierste embryo's. Fierder op it paad tûke de mesoderm-sellen ôf om bonken, spieren, bloedfetten en klopjende hertsellen te meitsjen.

It is algemien goed akseptearre dat ienris in sel ien fan dizze paden is begon te ûnderskieden, it net kin omdraaie om in oar lot te kiezen.

"Sawat elke wittenskipper dy't it oer sellenlot brûkt, brûkt in foto fan it lânskip fan Waddington, dat in protte liket op in skigebiet mei ferskate skipistes dy't delkomme yn steile, skieden dellingen," seit Bruneau, dy't ek de William H. Younger Chair is. yn Cardiovascular Research by Gladstone en in heechlearaar pediatrie oan UC San Francisco (UCSF). "As in sel yn in djippe delling is, is d'r gjin manier om oer te springen nei in folslein oare delling."

In tsien jier lyn ûntduts Gladstone Senior Investigator Shinya Yamanaka, MD, PhD, hoe't se folslein differinsjearre folwoeksen sellen opnij programmearje kinne yn feroarsake pluripotinte stamsellen. Hoewol dit de sellen net de mooglikheid joech om tusken dellingen te springen, die it wol as in skilift werom nei de top fan it differinsjaasjelânskip.

Sûnt dy tiid hawwe oare ûndersikers ûntdutsen dat guon sellen mei de juste gemyske oanwizings kinne wurde omboud ta nau besibbe soarten troch in proses neamd "direkte herprogrammearring" - lykas in fluchtoets troch de bosk tusken oanbuorjende skipaden. Mar yn gjin fan dizze gefallen koene sellen spontaan springe tusken drastysk ferskillende differinsjaasjepaden. Benammen mesoderm-sellen koene net de foarrinners wurde fan sokke fiere soarten as harsensellen of darmsellen.

Dochs, yn 'e nije stúdzje litte Bruneau en syn kollega's sjen dat, ta har ferrassing, hertselfoarrinners yndie direkt kinne transformearje yn harsenselfoarrinners - as in proteïne neamd Brahma ûntbrekt.

In ferrassende observaasje

De ûndersikers ûndersochten de rol fan it proteïne Brahma yn 'e differinsjaasje fan hertsellen, om't se yn 2019 ûntdutsen dat it gearwurket mei oare molekulen ferbûn mei hertfoarming.

Yn in skûtel mei embryonale stamsellen fan mûzen brûkten se CRISPR-genoom-bewurkingsbenaderingen om it gen Brm (dejinge dy't it proteïne Brahma produsearret) út te skeakeljen. En se merkten op dat de sellen net mear differinsearren yn 'e normale foarrinners fan hertsellen.

"Nei 10 dagen fan differinsjaasje slaan normale sellen ritmysk; it binne dúdlik hertsellen," seit Swetansu Hota, PhD, earste auteur fan 'e stúdzje en in personielswittenskipper yn it Bruneau Lab. "Mar sûnder Brahma wie d'r gewoan in massa inerte sellen. Hielendal gjin slach."

Nei fierdere analyze realisearre it team fan Bruneau dat de reden dat de sellen net sloegen, wie om't it fuortheljen fan Brahma net allinich genen útskeakele dy't nedich binne foar hertsellen, mar ek genen aktivearre dy't nedich binne yn harsensellen. De hertfoarrinnersellen wiene no harsens foarrinnersellen.

De ûndersikers folgen doe elke stap fan differinsjaasje, en ûntdutsen ûnferwachts dat dizze sellen nea weromkamen nei in pluripotinte steat. Ynstee namen de sellen in folle gruttere sprong tusken stamselpaden dan ea earder waarnommen.

"Wat wy seagen is dat in sel yn ien delling fan it lânskip fan Waddington, mei de goede betingsten, in oare delling yn springe kin sûnder earst in lift werom te nimmen nei de top," seit Bruneau.

Lessen foar sykte

Wylst de omjouwing fan sellen yn in laboratoarium en yn in hiele embryo hiel oars is, hâlde de observaasjes fan 'e ûndersikers lessen oer sel sûnens en sykte. Mutaasjes yn it gen Brm binne assosjearre mei oanberne hertsykte en mei syndromen dy't harsensfunksje belûke. It gen is ek belutsen by ferskate kankers.

"As it fuortheljen fan Brahma mesoderm-sellen (lykas foarrinners fan hertsellen) kin omsette yn ectodermsellen (lykas foarrinners fan harsensellen) yn 'e skûtel, dan binne miskien mutaasjes yn it gen Brm wat guon kankersellen de mooglikheid jouwe om har genetyske programma massaal te feroarjen. seit Bruneau.

De befinings binne ek wichtich op basisûndersyksnivo, foeget hy ta, om't se ljocht kinne werpe op hoe't sellen har karakter kinne feroarje yn sykteynstellingen, lykas hertfalen, en foar it ûntwikkeljen fan regenerative terapyen, troch bygelyks nije hertsellen te inducearjen.

"Us stúdzje fertelt ús ek dat differinsjaasjepaden folle yngewikkelder en fragiler binne dan wat wy tochten," seit Bruneau. "In bettere kennis fan 'e paden fan differinsjaasje kin ús ek helpe om oanberne hert- en oare-defekten te begripen, dy't foar in part ûntsteane troch defekte differinsjaasje."

Printfreonlik, PDF & e-mail

Ferlykber nijs

Oer de Skriuwer

editor

Haadredakteur foar eTurboNew is Linda Hohnholz. Se is basearre yn it eTN HQ yn Honolulu, Hawaï.

Lit in reaksje efter