211service.com
Omprogrammerade stamceller minns sitt förflutna
Medan omprogrammerade stamceller – de som härrör från helt differentierade vuxna celler – kan omvandlas till vilken typ av vävnad som helst, har forskare nu upptäckt att de bevarar ett minne av var de kom ifrån. Det minnet verkar påverka cellernas utveckling; Omprogrammerade stamceller omvandlas lättare tillbaka till sin ursprungliga identitet, enligt en studie som släpptes online idag i Natur . Resultaten kan påverka forskningen om de två huvudsakliga användningsområdena för omprogrammerade stamceller; växande ansträngningar för att studera sjukdomar i celler som härrör från patienter med dessa sjukdomar, och utvecklingen av ersättningscellterapier.
Att göra ben: Stamceller från hud är bättre på att bilda benceller (höger) än stamceller från blod (vänster) är, eftersom hud är närmare besläktad med ben. Kolonier av benceller visas i rött.
För några år sedan utvecklade forskare ett sätt att omprogrammera vuxna celler till stamceller med en enkel kombination av genetiska eller kemiska faktorer, inget embryo krävs. Liksom embryonala stamceller kan dessa inducerade pluripotenta stamceller (iPS) både reproducera sig själva och differentiera till nästan vilken typ av vävnad som helst i kroppen. Tekniken spreds snabbt över hela världen och gav ett sätt att studera stamceller och deras potentiella terapeutiska fördelar utan de tekniska och etiska hindren för att använda celler som härrör från embryon. Men tre år senare fortsätter komplikationerna att dyka upp.
Medan iPS-celler har klarat alla traditionella tester av så kallad pluripotens – förmågan att differentiera till vilken typ av vävnad som helst – och verkar genetiskt identiska med embryonala stamceller, har de begränsningar. George Daley och hans kollegor har funnit, genom att studera stamceller från möss, att celler som härrör från blod är bättre i stånd att differentiera tillbaka till blodceller än till ben; de som kommer från ben gör fattiga blodkroppar och ännu fattigare nervceller.
Daleys team jämförde också mus iPS-celler med de som hade genomgått kärnöverföring, tekniken som användes för att klona fåret Dolly. De två metoderna utlöser olika mekanismer för att trycka tillbaka en cell till ett stamcellstillstånd, och de kemiska metoderna för omprogrammering av iPS-celler verkar vara mindre noggranna. iPS-cellerna upprätthåller kemiska modifieringar på sitt DNA som indikerar deras tidigare identitet, medan kärnkraftsöverföring torkar skiffern ren. (Det var inte möjligt att göra liknande experiment med mänskliga celler, eftersom ingen ännu har klonat mänskliga celler.)
Fynden skapar en hake för användningen av iPS-celler för grundläggande sjukdomsforskning. Många forskare har samlat in hudprover från patienter med olika sjukdomar, omprogrammerat dem tillbaka till iPS-celler och sedan uppmanat dem att differentiera sig till vävnader som drabbats av sjukdomen. Detta gör att de kan undersöka hur sjukdomen utvecklas på molekylär nivå. Men om sjukdomen är en neurologisk sjukdom, såsom Parkinsons, eller något annat som inte är relaterat till hudvävnad, kan variationen som uppstår på grund av ursprungsvävnaden maskera effekterna av sjukdomen.
När det gäller att utveckla ersättningscellterapier från iPS-celler kan fyndet vara en välsignelse. Det är ett tveeggat svärd, säger Daley. Det har varit mycket utmanande att göra och styra differentiering av iPS-celler till specifika vävnader. Att börja med vävnaden av intresse kan göra det lättare, säger han. För att odla nya benceller, till exempel, skulle forskare vara bättre att ta en benbiopsi från patienten som utgångsmaterial, snarare än att börja med blod eller hudceller.
En andra studie släpptes online idag i Naturens bioteknik visar att dessa cellulära minnen bleknar efter att cellerna har odlats i successiva generationer. När cellerna genomgår hundratusentals celldelningar verkar detta minne försvinna, säger Harvard stamcellsbiolog Konrad Hochedlinger , som ledde den andra studien. Cellerna blir omöjliga att skilja från varandra, och de skillnader vi tidigt observerar verkar försvinna. Men eftersom omfattande odling också kan introducera genetiska mutationer i cellerna, kanske detta inte är en hållbar lösning för att torka cellulärt minne.
Sammantaget visar studierna att forskarna fortfarande har mycket att förstå om iPS-celler. Om inte av någon annan anledning borde vi fortfarande studera kärnkraftsöverföring för att studera hur naturen gör sin egen programmering, säger Evan Snyder , som leder programmet för stamceller och regenerativ biologi vid Sanford-Burnham Medical Research Institute i La Jolla, CA. Snyder var inte involverad i forskningen. Nukleär överföring är en knepig process, aldrig framgångsrikt utförd i mänskliga celler och inte en trolig kandidat för terapeutisk användning. Men även som ett forskningsverktyg har det i stort sett försvunnit, och få laboratorier fortsätter att studera det nu när de kan skapa sina egna iPS-celler.