logo

Пользовательского поиска

Sunday 22nd of July 2018

Стэнфордские ученые получили нейральные клетки-предшественники из клеток кожи, минуя стадию плюрипотентности

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Стволовые клетки
Автор: Administrator   
04.02.2012 13:45

 

Человеческие нейральные клетки-предшественники занимают положение между полностью дифференцированными и  стволовыми клетками. Они не могут, как стволовые клетки, развиться в любой тип клеток, но могут дифференцироваться в различные типы клеток нервной системы (нейроны, астроциты и олигодендроциты). (СЭМ).

Человеческие нейральные клетки-предшественники занимают положение между полностью дифференцированными и стволовыми клетками. Они не могут, как стволовые клетки, развиться в любой тип клеток, но могут дифференцироваться в различные типы клеток нервной системы (нейроны, астроциты и олигодендроциты). (СЭМ). (Фото: Science Photo Library, G442/0483)


Как доказали ученые Школы медицины Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine), клетки кожи мыши можно трансформировать в нейральные клетки-предшественники, способные дифференцироваться в три главных типа клеток нервной системы, минуя стадию плюрипотентности. Это исследование является продолжением работы группы доктора Мариуса Вернига, в которой человеческие фибробласты были напрямую трансформированы в функциональные нейроны.


Успехи метода прямой трансформации опровергают представления о том, что для перехода из одного типа в другой клетке необходима плюрипотентность (термин, означающий способность стволовых клеток становиться практически любой клеткой организма). Результаты экспериментов доказывают возможность вытеснения использования эмбриональных стволовых клеток и «индуцирования плюрипотентности» более прямым методом получения специфических типов клеток как для терапии, так и научных исследований.

По сравнению с предыдущей работой новое исследование, опубликованное он-лайн в Proceedings of the National Academy of Sciences, – существенный шаг вперед, так как в данном случае речь идет о трансформации клеток кожи не в нейроны, а в нейральные клетки-предшественники. Хотя нейральные клетки-предшественники могут дифференцироваться в нейроны, они могут стать и двумя другими основными типами клеток нервной системы – астроцитами и олигодендроцитами. В дополнение к их большей универсальности по сравнению с нейронами, вновь полученные нейральные клетки-предшественники обладают и другим преимуществом: их можно в больших количествах выращивать в лаборатории.

Процесс трансформации клеток кожи в нейральные клетки-предшественники занял примерно три недели с момента добавления всего лишь трех транскрипционных факторов. (В предыдущем исследовании для получения зрелых нейронов была использована другая комбинация из трех транскрипционных факторов). Эти результаты подразумевают, что в один прекрасный день возможность получать различные клетки нервной системы для трансплантации пациентам, полностью отвечающие требованиям, станет реальностью.


Мариус Верниг (Marius Wernig), MD, доцент кафедры патологии, научный сотрудник Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Стэнфордского университета.

 

Мариус Верниг (Marius Wernig), MD, доцент кафедры патологии, научный сотрудник Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Стэнфордского университета. (Фото: news.stanford.edu)

 

 

 

«Мы очень рады перспективам потенциального медицинского использования этих клеток», - говорит Мариус Верниг (Marius Wernig), MD, доцент кафедры патологии и научный сотрудник Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Стэнфордского университета (Stanford’s Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine). «Мы показали, клетки могут интегрироваться в мозг мыши и вырабатывать недостающие белки, необходимые для проведения нейронами электрического сигнала. Это важно, поскольку использованная нами мышиная модель имитирует одно из генетических заболеваний головного мозга человека. Тем не менее, чтобы получить подобные клетки из клеток кожи человека и оценить их безопасность и эффективность, предстоит сделать еще очень многое».

Хотя использованию свойства плюрипотентности эмбриональных стволовых клеток было посвящено много исследований, получение этих клеток из эмбриона и последующая имплантация их пациенту может оказаться нелегким делом, поскольку они генетически отличны от организма реципиента. Альтернативная методика построена на концепции, называемой индуцированной плюрипотентностью, впервые описанной в 2006 году. При этом подходе транскрипционные факторы добавляются в специализированные клетки, например, клетки кожи, которые с точки зрения развития возвращаются назад, трансформируясь в недифференцированное состояние с потенциалом стволовых клеток. Затем, чтобы заставить их респециализироваться во множество различных типов клеток, полученные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, или «iPS клетки», выращиваются в различных условиях.

Ученые долго были уверены, что, прежде чем клетка может трансформироваться в новый тип, ей необходимо сначала вернуться в состояние индуцированной плюрипотентности. Конечно, можно начать и с эмбриональных стволовых клеток, которые плюрипотентны по своей природе. Тем не менее, исследование, проведенное лабораторией доктора Вернига в начале 2010 года, показало, что один «взрослый» тип клеток можно трансформировать в другой, используя для этого специализированные транскрипционные факторы. Этот процесс известен как трансдифференцировка.

Сначала доктор Верниг и его коллеги трансформировали в функциональные нейроны (названные ими индуцированными нейрональными (induced neuronal), или iN, клетками) фибробласты взрослой мыши, а затем повторили это достижение на человеческих клетках. В 2011 году ученые показали, что в iN клетки можно напрямую трансформировать и клетки печени.

«Прямое преобразование имеет ряд преимуществ», - объясняет первый автор статьи об исследовании Эрнесто Лухан. (Ernesto Lujan). «Эффективность этого процесса относительно высока, а получаемая популяция клеток довольно однородна. В противоположность этому клетки, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых, должны проходить тщательный скрининг, чтобы устранить из популяции клетки, оставшиеся плюрипотентными и способные дифференцироваться в другие линии». Пересадка в организм животных или человека плюрипотентных клеток может привести к развитию рака.

Вдохновленные предыдущим успехом получения нейронов из фибробластов доктор Верниг и Лухан решили выяснить, нельзя ли получить более универсальные нейральные клетки-предшественники, или NPCs (neural precursor cells). Для этого они инфицировали эмбриональные фибробласты мыши – широко используемую лабораторную клеточную линию – вирусом, кодирующим 11 транскрипционных факторов, высокие уровни которых экспрессируются в NPCs. Немногим более чем три недели спустя ученые увидели, что около 10 процентов клеток стали выглядеть и вести себя, как нейральные клетки-предшественники.

Дальнейшие эксперименты позволили ученым выбрать из одиннадцати первоначальных транскрипционных факторов три: Brn2, Sox2 и FoxG1. (Преобразование клеток кожи напрямую в функциональные нейроны требует транскрипционных факторов Brn2, Ascl1 и Myt1l). Клетки кожи, экспрессирующие эти три транскрипционных фактора, стали нейральными клетками-предшественниками, способными дифференцироваться не только в нейроны и астроциты, но и олигодендроциты, вырабатывающие миелин – вещество, изолирующее нервные волокна и позволяющее им передавать электрические сигналы. Ученые назвали эту популяцию «индуцированными нейральными клетками-предшественниками», или iNPCs (induced neural precursor cells).

В дополнении к подтверждению, что астроциты, нейроны и олигодендроциты экспрессировали соответствующие гены и были похожи на своих естественно развивающихся «собратьев» по форме и функциям, исследователи хотели выяснить, как iNPCs ответят на пересадку в организм животных. Они ввели их в мозг генетически модифицированных новорожденных лабораторных мышей с отсутствием способности миелинизировать нейроны. Через 10 недель Лухан обнаружил, что клетки дифференцировались в олигодендроциты и начали покрывать нейроны животных миелином.

«Эти клетки функциональны не только in vitro, но и могут, как представляется, надлежащим образом интегрироваться в организм живой животной модели», - комментирует результаты Лухан.

«Помимо непосредственно терапевтического применения эти клетки могут быть очень полезны для in vitro изучения болезней человека или даже последующей трансплантации в развивающийся мозг грызунов», - отмечает доктор Верниг.

Детский кардиолог Дипак Шривастава (Deepak Srivastava), MD, руководящий сердечно-сосудистыми исследованиями в Институте Гладстона (The Gladstone Institutes) Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California - San Francisco), отзывается о результатах доктора Вернига следующим образом: «Работа доктор Вернига, показывающая, что фибробласты могут быть преобразованы в функциональные нервные клетки, открывает двери для рассмотрения новых способов регенерации поврежденных нейронов с использованием для этого клеток, окружающих область повреждения. Кроме того, она предполагает, что можно трансдифференцировать одни типы клеток в другие». В 2010 году доктор Шривастава, не принимавший участия в данном исследовании, трансдифференцировал фибробласты сердца мыши в функциональные клетки сердечной мышцы.

Сейчас группа доктора Вернига работает над воспроизведением результатов своих экспериментов на клетках кожи взрослых мышей и человека.

 

 

По материалам

Scientists turn skin cells into neural precursors, bypassing stem-cell stage

 

Оригинальная статья:

Ernesto Lujan, Soham Chanda, Henrik Ahlenius, Thomas C. Südhof, and Marius Wernig. Direct conversion of mouse fibroblasts to self-renewing, tripotent neural precursor cells

 

© «Стэнфордские ученые получили нейральные клетки-предшественники из клеток кожи, минуя стадию плюрипотентности». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки. Письменное разрешение обязательно.

 

 

Еще о стволовых клетках


Трансдифференцировка клеток: из одного типа в другой – по требованию

Функциональные нейроны получены из гепатоцитов методом трансдифференцировки

Диабет можно лечить нейрональными стволовыми клетками

Миграцию нейрональных стволовых клеток можно отследить с помощью МРТ

Стареющие стволовые клетки могут объяснить повышенный риск лейкемии и инфекций у пожилых

В Орегонском национальном центре изучения приматов родились первые химерные макаки-резусы

Получены нейроны из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с болезнью Альцгеймера

Физические упражнения активируют стволовые клетки в мышцах

Разработана уникальная гибридная молекула для лечения остеопороза стволовыми клетками

Ученые трансформировали клетки рубцовой ткани в кардиомиоциты прямо в сердце мышей с помощью прямого перепрограммирования

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday1205
mod_vvisit_counterYesterday1222
mod_vvisit_counterThis week1205
mod_vvisit_counterLast week7705
mod_vvisit_counterThis month21321
mod_vvisit_counterLast month29238
mod_vvisit_counterAll days4055767

We have: 33 guests, 6 bots online
Your IP: 54.92.170.149
 , 
Today: Июл 22, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.