Zum ersten Mal haben Wissenschaftler das Gedächtnis einer Zelle vollständig gelöscht, bevor sie sie in eine Stammzelle verwandelten

Wissenschaftler haben bereits einen Weg gefunden, menschliche Zellen in neue Formen umzuwandeln, indem sie eine spezielle Mischung von Chemikalien verwenden, um bescheidene Hautzellen in widerstandsfähiges Gewebe zu verwandeln, das als induzierte pluripotente Stammzellen bekannt ist.

Trotz dieser neuen Lebenserwartung behalten diese spezifischen Zellen noch einige genetische Erinnerungen an ihre Zeit als reifes Gewebe, was ihre Verwendung als unbeschriebenes Blatt beeinträchtigt.

Jetzt hat ein internationales Forscherteam einen noch besseren Job gemacht: Es hat einen neuen Weg gefunden, das Gedächtnis einer Zelle zu löschen, damit sie besser als Stammzelle umprogrammiert werden kann.

Das mag sich jedoch alles nach molekularer Magie anhören Einschließlich pluripotenter Stammzellen Seit 2006 werden sogenannte iPSCs in der medizinischen Forschung zur Modellierung von Krankheiten und zur Entwicklung von Behandlungen eingesetzt.

Ihre Entdeckung durch zwei japanische Wissenschaftler hat eine neue Welt der regenerativen Medizin eröffnet, in der embryonale Stammzellen aus normalen erwachsenen menschlichen Zellen mithilfe einer Kombination von Reprogrammierungsmitteln hergestellt werden können.

Die Das Versprechen von iPSCs ist enormDa sie sich endlos ausbreiten und jeden anderen Zelltyp im Körper hervorbringen können, sind iPSCs nicht nur unglaublich nützliche Werkzeuge zur Erforschung von Krankheiten. Es dient auch als Sprungbrett zur Individualität Zellbasierte TherapienDie beschädigtes oder erkranktes Gewebe ersetzen können.

Im Labor haben Wissenschaftler mithilfe induzierter pluripotenter Stammzellen Herzgewebe gezüchtet, das wie echte Herzzellen schlägt, und Miniaturnachbildungen von Organen, sogenannte Organoide, hergestellt.

iPSCs haben uns auch beispiellose Einblicke in die Grundlagen der Zellteilung und neurodegenerativer Erkrankungen wie z Alzheimer-Erkrankung Und Motoneuronerkrankungen.

Der Prozess der Bildung von iPSCs ist jedoch nicht perfekt: Einige Zellen behalten epigenetische Modifikationen ihrer DNA in ihrem differenzierten Zustand bei oder unterliegen sogar spontanen Veränderungen dieser epigenetischen „Erinnerungen“, die das Zellverhalten beeinflussen können.

„Dies könnte zu funktionellen Unterschieden zwischen pluripotenten Stammzellen und den embryonalen Stammzellen, die sie nachahmen sollen, und den daraus später abgeleiteten spezialisierten Zellen führen, was ihre Verwendung einschränkt.“ Erklären Studienautor Ryan Lister, Genombiologe an der University of Western Australia.

Deshalb wollten Lister und seine Kollegen verstehen, wann diese Anomalien bei der Neuprogrammierung von Zellen auftreten, und lernen, wie man sie und andere bleibende Spuren vermeidet oder löscht.

Das Team erstellte ein Profil der Genexpression, während sich die Zellen durch den Reprogrammierungsprozess bewegten, um zu sehen, welche Gene wann aktiviert wurden.

Es umhüllt einen großen Teil der DNA der Zelle Große Proteine, sogenannte HistoneSchutz der Teile der Zellmaschinerie, deren Aufgabe es ist, Gene in Proteine ​​zu entschlüsseln.

Je nachdem, wo die Histone platziert sind, reagiert die Zelle möglicherweise nicht auf die chemischen Signale, die Wissenschaftler an sie senden. In diesem Fall trägt sie durch einen Prozess der Neuprogrammierung ein epigenetisches Gedächtnis.

Die neue Methode, die als transiente behandlungsnaive (TNT) Reprogrammierung bezeichnet wird, ahmt das Zurücksetzen des zellulären Genoms einer Zelle nach, das in der sehr frühen Embryonalentwicklung auftritt, bevor und nachdem sich der Embryo in die Gebärmutterwand implantiert hat.

In einer Reihe von Experimenten an Zellen haben die Forscher erscheinen Die TNT-Neuprogrammierung „löscht effektiv das epigenetische Gedächtnis“, insbesondere in dicht besiedelten DNA-Regionen – ohne jedoch andere wichtige Informationen zu löschen. im Genom eingeprägt.

Dadurch ähneln die umprogrammierten Zellen in ihrer Funktion und auf molekularer Ebene eher embryonalen Stammzellen.

„Wir gehen davon aus, dass die TNT-Neuprogrammierung einen neuen Standard für Zelltherapien und biomedizinische Forschung etablieren und deren Fortschritt erheblich vorantreiben wird.“ sagen lester.

„Es löst die Probleme, die mit konventionell erzeugten induzierten pluripotenten Stammzellen verbunden sind und die, wenn sie nicht angegangen werden, sehr nachteilige Folgen für langfristige Zelltherapien haben können.“ Hinzufügen Jia Tan, Studienautor und Zellbiologe an der Monash University in Melbourne.

Die Studie wurde veröffentlicht in Natur.