Ein neues Verfahren zur Erzeugung von Stammzellen für die menschliche Leber und der Bauchspeicheldrüse , die beiden Zelltypen ermöglichen kann, in ausreichender Menge zur klinischen Anwendung gezüchtet werden , wurde von Wissenschaftlern entwickelt.
Mit der Technik , haben die Forscher erstmals in der Lage, ein reines , selbsterneuernden Population spezifisch für das menschliche Vorder-, oberen Abschnitt des menschlichen Verdauungssystems Stammzellen wachsen.
Diese sogenannten " Vorderdarm Stammzellen " könnte dann weiter auf Leber oder Pankreaszellenentwickelt werden. Verfahren deutlich verbessert bereits existierende Techniken zur Kultivierung von diesen Stammzelltyp , und erhöht die Möglichkeit, dass weitere Arbeit , könnten sie in großer Zahl in Bioreaktoren gezüchtet werden. Das würde es ermöglichen, sie für regenerative Therapien verwenden , die Reparatur beschädigter Organe oder Gewebe im Körper, und die Behandlung von Erkrankungen wie Diabetes Typ I oder Lebererkrankungen .
"Wir haben ein Zellkultursystem , das uns nicht speziell zur Trennung Vorderdarm Stammzellen im Labor ermöglicht entwickelt", Dr. Nicholas Hannan , von der University of Cambridge Wellcome Trust MRC Stem Cell Institute, Abteilung für Chirurgie, erläutert. Hannan führte die Studie, die im Labor von Dr. Ludovic Vallier durchgeführt wurde .
" Diese Zellen haben enorme Auswirkungen auf die regenerative Medizin , weil sie die Vorläufer der Schilddrüsen oberen Atemwege , Lungen, Leber, Bauchspeicheldrüse, Magen und Gallen Systeme sind . Wir haben jetzt ein System, wo wir in der Lage sein , alle diese Zelltypen aus der erstellen gleiche Ausgangspopulation . "
Wie in der Zeitschrift Stem Cell Reports berichtet , bedeutet das Verfahren auch , dass die Forscher in der Lage, die Embryonalentwicklung der Vorderdarm Zellen in größerer Tiefe analysieren. " Wir haben jetzt eine Plattform, von der aus wir die ersten Muster Ereignisse, die während der menschlichen Entwicklung kommen , um den Darm , Leber, Lunge und Bauchspeicheldrüse studieren", Hannan aufgenommen.
Der Ansatz ist als Durchbruch , da es überwindet einige der Probleme , die gegenwärtig begrenzen Wissenschaftler Fähigkeiten Zellen der Leber , der Bauchspeicheldrüse und anderen Teilen der Vorderdarm in genügend großer Anzahl für die klinische Anwendung verbundenen wachsen.
Stammzellwachstumbeginnt mit menschlichen pluripotenten Stammzellen ( hPSCs ) . Diese sind nicht- spezialisierten biologischen Zellen mit dem Potential zur Transformation - oder " unterscheiden " - in jeder der drei Grundschichtenvon Zellen , aus denen alle Gewebe und Organe zu entwickeln. Da diese Zellen auch selbst zu erneuern , wodurch Kopien von sich selbst , sie bieten das Potenzial, eine unendliche Quelle der klinisch nutzbaren Zellen für die regenerative Medizin zu schaffen.
Dies zu erreichen , jedoch auf die Wissenschaftler die Entwicklung wirksamer Methoden , durch die sie die Differenzierung von hPSCs beeinflussen können. Der primären Gewebeschicht mit der Verdauungs- und Atmungssystemverbunden - Bauchspeicheldrüsen oder Leberzellen wachsen, hPSCs in das Entoderm differenziert. Dies bietet eine Basis Bevölkerung von Vorläufern , die Forscher können dann versuchen, als spezialisierter Zellen entwickeln .
Leider ist die Vorgehensweise bei weitem nicht perfekt . Insbesondere ist es schwierig, eine reine Population der erforderlichen Progenitoren zu produzieren , und " kontaminierenden " Zellen des falschen Typs werden typischerweise in der Zellkultur vorhanden. Dies macht es schwierig, die Zielzellen für die weitere Differenzierung im Labor zu identifizieren und kann die Verwendung dieser Zellen in Transplantationstherapien erschweren. In einigen Fällen hPSCs produzieren auch eine so große Anzahl von kontaminierenden Zellen, die das Vorläuferpopulationunbrauchbar wird.
Um diese Einschränkungen zu begegnen, führte die Forschungsgruppe eine detaillierte Studie über die Bedingungen, unter denen Stammzellen differenzieren speziell in den menschlichen Vorderdarm - den Abschnitt des Verdauungssystems , die sich von der Mündung bis zum Zwölffingerdarm, und einschließlich der Leber und der Bauchspeicheldrüse .
Durch die Manipulation der Signalwege der Zelle und Variation der Umgebung, in der sich die Zellen entwickelt und das Substrat , auf dem sie aufgewachsen wurden , waren sie in der Lage , die genaue Kultur zur Differenzierung von Zellen, die mit dem Vorderdarm selbst zugeordnet benötigt isolieren. Bei stark verschmutzten Stammzellpopulationen wurden unter diesen Bedingungen entwickelt , schließlich hielt die verunreinigenden , nicht Entodermzellen vermehren und nach und nach verschwunden. Der universale Charakter dieses Kultursystem macht einen Schritt auf ein universelles System , das verwendet werden könnte, um jeden Patienten Zellen zu Transplantationszwecken erfordert behandeln.
Das Ergebnis war eine viel reinere selbsterneuernden Population menschlicher foregut Stammzellen ( hFSCs ) . Die generierten Zellen wahr sind Stammzellen , weil sie in der Lage, sich selbst zu erneuern und kann für jedes Teil des Vorderdarm zu unterscheiden. Denn sie sind auch noch in der Phase , wo sie sich selbst zu erneuern , könnten sie in ausreichend großen Zahl gezüchtet werden, um in klinischen Therapien verwendet werden.
Das Team war auch in der Lage zu zeigen, dass diese menschlichen Vorderdarm Stammzellen bilden keine Tumoren , was bedeutet, dass sie sicher für therapeutische Zwecke injiziert werden, ohne Nebenwirkungen.
Obwohl das Verfahren nicht Wissenschaftler Fähigkeit, Pankreas- oder Leberzellen gezielt produzieren zu verbessern , hat es eine viel reinere Quelle Bevölkerung dafür. "Was wir jetzt haben, ist ein besserer Ausgangspunkt - eine nachhaltige Plattform für die Herstellung von Leber und Pankreas-Zellen ", sagte Dr. Ludovic Vallier , Senior -Autor der Studie . "Es wird die Qualität der Zellen, die wir produzieren, zu verbessern , und es wird uns erlauben, die große Zahl der unberührten Zellen , die wir für die klinische Anwendung der Stammzellen-Therapie zu produzieren. "
Das Team baut nun auf die Forschung durch die Untersuchung der grundlegenden Mechanismen , die die Differenzierung von hFSCs speziell als Leberzellen oder Bauchspeicheldrüsenzellen zu steuern, zur weiteren Verbesserung der Produktion dieser Zelltypen für die regenerative Medizin .