Hautzellen umprogrammiert seltene Krankheit imitieren

Johns Hopkins Stammzellbiologenhaben einen Weg eines Patienten Hautzellen in Zellen, die imitieren umprogrammieren und zeigt viele biologische Merkmale eines seltene genetische Erkrankung namens familiärer Dysautonomie gefunden. Das Verfahren erfordert das Wachstum der Hautzellen in einem Bad von Proteinen und chemischen Zusatzstoffen beim Einschalten eines Gens an Zellen der Neuralleiste , die zu mehreren erwachsenen Zelltypen geben herzustellen. Die Forscher sagen, ihre Arbeit wesentlich beschleunigt die Erstellung von Neuralleistenzellen aus jeder Patient mit einer Neuralleiste bezogenen Störung, ein Werkzeug, das Ärzte und Wissenschaftler studieren Erkrankung jedes Patienten auf der zellulären Ebene ermöglicht .


Neuralleistenzellen wurden neu programmierter adulter Hautzellen hergestellt . Eine einzelne Neuralleistenzellen unterteilt oft und diese Zellen (grün) wurden gelockt zu vier verschiedene Arten von adulten Zellen werden, wie durch die Anwesenheit von zellspezifischen Proteinen ( rot) dargestellt . Im Uhrzeigersinn von oben links : Nervenzellen , Zellen der glatten Muskulatur , pigmentbildenden Hautzellen und Zellen, die schützen und Nervenzellen.
Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung Cell Press

Bisher produzierte die gleiche Forscherteam Neuralleistenzellen von ersten Umprogrammierung Patienten Hautzellen in induzierte pluripotente Stammzellen ( iPS-Zellen) , die ähnlich wie embryonale Stammzellen in ihrer Fähigkeit, beliebige einer breiten Palette von Zelltypen entstehen können sind angepasst .

"Jetzt können wir umgehen, die iPS-Zellen Schritt spart sieben bis neun Monaten Zeit und Arbeit und Produktion von Neuralleistenzellen , die ähnlich wie die familiärer Dysautonomie Patienten Zellen sind ", sagt Gabsang Lee , Ph.D., ein Assistent Professor für Neurologie am Institut für Zelltechniken und leitende Autor der Studie. Eine Zusammenfassung der Studie wurde online in der Zeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht .

Neuralleistenzellen früh in der menschlichen und anderen Tier pränatalen Entwicklung zu erscheinen, und sie zu vielen wichtigen Strukturen , darunter die meisten des Nervensystems (abgesehen vom Gehirn und Rückenmark ) zu geben, die Knochen des Schädels und der Kiefer und pigmentbildenden Hautzellen. Dysfunktionalen Neuralleistenzellen verursachen familiärer Dysautonomie , die unheilbar ist und Nerven ' Fähigkeit, Emotionen zu regulieren beeinflussen , Blutdruck und Stuhlgang. Weniger als 500 Patienten weltweit leiden unter familiärer Dysautonomie , aber dysfunktionalen Neuralleistenzellen können andere Erkrankungen , wie Gesichtsfehlbildungenund die Unfähigkeit, Schmerzen verursachen.

Die Herausforderung für die Wissenschaftler war die Tatsache, dass durch die Zeit, ein Mensch geboren wird , nur sehr wenige Neuralleistenzellen zu bleiben, so dass es schwer zu untersuchen, wie sie die verschiedenen Störungen verursachen.

Um patientenspezifische Neuralleistenzellen zu machen , begann das Team mit im Labor gezüchteten Hautzellen, die genetisch modifiziert worden war , um die Anwesenheit der chemischen Doxycyclin reagieren, indem sie grün leuchten und Einschalten des Gens Sox10 , die Zellen in Richtung Reifung als neuronales führt Scheitelzelle .

Testen verschiedener Kombinationen von molekularen Signalen und beobachtete nach verräterischen grünen Zellen , fand das Team eine Therapie, die 2 Prozent der Zellen grün geworden . Diese Kombination involviert Einschalten Sox10 beim Wachsen der Zellen auf einer Schicht von zwei verschiedenen Proteinen und ihnen drei chemischen Additive " zurückspulen " ihrer genetischen Speicher und stimulieren eine Proteinnetzwerk für die Entwicklung wichtig .

Die Analyse der grünen Zellen auf Einzelzellebene, die Forscher fanden , dass sie die Genaktivität ähnlich dem von anderen Neuralleistenzellen zeigte . Darüber hinaus stellten sie fest , dass 40 Prozent waren " Quad- potent, " oder in der Lage, die vier Zelltypen in der Regel von Neuralleistenzellen abgeleitet werden, während 35 Prozent waren " Tri- starke " und konnte drei der vier geworden . Die Zellen wanderten auch an die entsprechenden Stellen in Hühnerembryonen , wenn früh in der Entwicklung eingepflanzt.

Das Team dann angewendet eine modifizierte Version der Technik, um die Hautzellen von gesunden Erwachsenen und stellte fest, dass die Hautzellen wurde Neuralleisten mit einer Rate ähnlich wie bei früheren Experimenten des Teams.

Schließlich verwendet die Ermittler ihre Therapie auf Hautzellen von Patienten mit familiärer dysautonomia , verglichen diese familiärer Dysautonomie - Neuralleistenzellen zu den Steuer Neuralleistenzellen von gesunden Erwachsenen gemacht . Sie identifizierten 412 Gene niedriger Aktivität in familiärer Dysautonomie - Neuralleistenzellen , davon 98 in der Verarbeitung RNA-Produkte von aktiven Genen beteiligt.

Nach Angaben der Autoren , bietet diese neue Beobachtung Einblick in das, was falsch in familiärer Dysautonomie geht .

"Es scheint , als ob die Neuralleistenzellen direkt von Patienten Hautzellen geschaffen zeigen mehrere der Merkmale familiärer Dysautonomie als die Neuralleistenzellen wir zuvor aus induzierten pluripotenten Stammzellen geschaffen ", sagt Lee . "Das heißt, sie sollten besser Prädiktoren für das, was in einem bestimmten familiärer Dysautonomie Patienten passiert ist und ob eine potentielle Behandlung für einen bestimmten einzelnen zu arbeiten."

Die Methode, die sie entwickelt, sollte auch für die Hautzellen von Menschen mit irgendeiner der anderen Krankheiten, die aus zerrütteten Neuralleistenzellen , wie angeborene Schmerzstörungen und zu genommen werden Charcot-Marie- Tooth Krankheiten , sagt Lee.