211service.com
Odos ląstelės virto smegenų ląstelėmis
Remiantis naujais tyrimais, odos ląstelės, vadinamos fibroblastais, gali būti greitai ir efektyviai paverčiamos neuronais tik keliais genetiniais pakeitimais. Stebėtinai paprasta konversija, kuri nereikalauja, kad ląstelės būtų grąžintos į embrioninę būseną, rodo, kad diferencijuotos suaugusiųjų ląstelės yra daug lankstesnės, nei manyta anksčiau.
Ląstelių transformacija: Trijų genų kokteilis gali paversti odos ląsteles į neuronus (čia parodyta raudonai).
Jei tyrimas, paskelbtas žurnale Gamta vakar, gali būti kartojamas žmogaus ląstelėse, tai būtų paprastesnis būdas generuoti pakaitinius neuronus iš atskirų pacientų. Smegenų ląstelės, gautos iš odos transplantato, būtų genetiškai identiškos pacientui ir dėl to pašalintų imuninės sistemos atmetimo riziką – toks metodas vieną dieną gali būti naudojamas Parkinsono ligai ar kitoms neurodegeneracinėms ligoms gydyti.
Beveik baisu pamatyti, kokie lankstūs yra šių ląstelių likimai, sako Marius Wernigas , Stenfordo Kamieninių ląstelių biologijos ir regeneracinės medicinos instituto biologas, vadovavęs tyrimui. Jums tereikia kelių veiksnių ir per keturias ar penkias dienas šiose ląstelėse pamatysite neuronų savybių požymius.
Prieš trejus metus mokslininkai sukrėtė kamieninių ląstelių lauką, pademonstruodami, kaip sugrąžinti suaugusių ląstelių embrioninę būseną, naudojant tik keturis genetinius veiksnius. Šių ląstelių, žinomų kaip indukuotos pluripotentinės kamieninės ląstelės (iPS ląstelės), tyrimai išplito visame pasaulyje. IPS ląstelės gali būti diferencijuojamos į bet kokio tipo ląsteles ir rodo didžiulį vaistų patikros ir audinių pakaitinės terapijos pažadą. Dabar mokslininkai bando dar labiau sustiprinti šį naujai atrastą ląstelių lankstumą, paversdami suaugusias ląsteles tiesiai iš vieno tipo į kitą.
2008 m. Dougas Meltonas , Qiao Zhou ir kolegos iš Harvardo universiteto parodė, kad įmanoma paversti vienos rūšies kasos ląsteles kita, o tai vieną dieną gali padėti diabetu sergantiems žmonėms. Naujasis tyrimas rodo dramatiškesnį transformavimą – odos ląstelių pavertimą neuronais. Tai ypač įspūdinga, nes dviejų tipų ląstelių kilmė labai skiriasi embriono vystymosi pradžioje. (Ankstesni tyrimai parodė, kad neuronai gali būti pagaminti iš raumenų ir kaulų čiulpų ląstelių, tačiau proceso pabaigoje ląstelių likimas buvo niūresnis.)
Norėdami sukurti galingą molekulinį kokteilį, mokslininkai pradėjo nuo 20 genų, kurie, kaip žinoma, vaidina svarbų vaidmenį nervų vystymuisi, ir randami tik smegenyse. Visi atrinkti genai buvo transkripcijos faktoriai, kurie jungiasi prie DNR ir reguliuoja kitų genų ekspresiją. Naudodama virusus, kad kiekvienas genas būtų patekęs į odos ląsteles, augančias lėkštelėje, komanda atrado, kad vienas genas gali paversti odos ląsteles į nesubrendusius neuronus. Išbandę kitus genus kartu su aktyviuoju, mokslininkai rado trijų genų derinį, galintį efektyviai ir greitai paversti odos ląsteles neuronais.
Susidariusios ląstelės turi visus neuronų požymius – išreiškia specifinius neuronams genus, turi būdingą neuronų išsišakojimą, gali sudaryti elektriškai aktyvius ryšius tiek tarpusavyje, tiek su įprastais iš smegenų surinktais neuronais. Daugelis žmonių manė, kad tokiu būdu ląstelių transformuoti neįmanoma, sako Zhou. Tai, kad galite juos taip greitai ir efektyviai konvertuoti, yra gana stebina.
Wernigo komanda dabar bando pakartoti šį reiškinį žmogaus ląstelėse. Jei galime tai pasiekti, tai atvers duris į ištisas neatrastas sritis, sako jis. Tada galime gauti neuronus iš paciento odos ląstelės, kuri apeina sudėtingą iPS ląstelių procesą. IPS ląstelės gali būti sudėtingos augti, o procesas trunka nuo keturių iki šešių savaičių, sako jis.
Belieka išsiaiškinti, kuris metodas bus geriausias įvairiose situacijose. Vienas iš iPS ląstelių pranašumų yra tai, kad jos gali pasigaminti daugiau savęs, todėl gali būti auginamos neribotą laiką ir dideliais kiekiais, sakoma. Šengas Dingas , biologas iš Scripps tyrimų instituto La Jolla, Kalifornijoje, kuris nedalyvavo dabartiniuose tyrimuose.
Taip pat dar nėra tiksliai aišku, kaip vyksta nepaprasta transformacija, atskleista naujausiame darbe. Genetiškai identiškos ląstelės gali turėti labai skirtingą tapatumą dėl epigenetikos, kuri reiškia skirtingus ląstelių DNR pakavimo mechanizmus. Ši pakuotė reguliuoja, kurie genai yra lengvai pasiekiami ir aktyvūs ląstelėje, o tai savo ruožtu lemia, ar ji tampa odos, širdies ar smegenų ląstele.
Apskritai mokslininkai mano, kad transkripcijos faktoriai, naudojami įvairiuose perprogramavimo receptuose, keičia šią DNR pakuotę. Mums reikia tikro epigenetinio ir molekulinio mechanizmo supratimo, kad galėtume protingiau valdyti sistemą, sako Zhou.
Tiesioginio perprogramavimo mechanizmai gali pasirodyti sudėtingesni nei iPS ląstelių perprogramavimas. Suaugusiųjų ląstelių pavertimas embrionine būsena gali apimti tiesiog epigenetinių žymenų pašalinimą. Tačiau tiesiogiai perprogramuodami iš vienos somatinės ląstelės į kitą, negalite atsitiktinai pašalinti epigenetinių ženklų, sako Zhou. Kai kuriuos turite pašalinti ir pridėti, o daugelį palikti nepažeistus. Svarbiausia yra atpažinti, kurį palikti ramybėje, o kurį pakeisti.
Prieš pradedant išbandyti technologiją žmonių gydymui, mokslininkai greičiausiai turės rasti cheminių medžiagų derinį, kuris gali pasiekti tokius pačius rezultatus kaip ir tyrime naudojami genai, nes genetiškai modifikuotos ląstelės gali turėti tam tikrą vėžio riziką (mokslininkai tai jau padarė iPS ląstelės). Tyrėjai taip pat turės parodyti, kad ląstelės gali tinkamai veikti, kai persodinamos į smegenis – Wernig dabar planuoja tai išbandyti su pelėmis, kurios buvo sukurtos taip, kad jos sirgtų panašia į Parkinsono ligą.
Tyrimas taip pat greičiausiai paskatins šiek tiek permąstyti ląstelių likimą. Ilgą laiką buvo manoma, kad epigenetinės modifikacijos yra labai stabilios, sako Wernigas. Prieš avelę Dolly ar iPS ląsteles žmonės manė, kad epigenetinės modifikacijos buvo negrįžtamos – kai tik jos buvo nustatytos kūrimo metu, jos nebuvo keičiamos. Bet tai visiškai netiesa.