Wissenschaftler konvertieren menschlichen Hautzellen direkt in die Gehirnzellen
Menschlichen Hautzellen (oben ) in mittelgroßen Projektionsneuronen (unten) mit der Exposition gegenüber der richtigen Kombination von microRNAs und Transkriptionsfaktoren nach der Arbeit von Andrew Yoo und Kollegen überführt werden.
Bildquelle : Yoo Lab
Die Studie ist ungewöhnlich, da im Gegensatz zu vielen Zellumwandlungstechniken, die Zellen nicht zu einem Stammzellstadiumzuerst zurück - sie direkt umgewandelt in Gehirnzellen - wodurch die Gefahr einer Erzeugung von vielen anderen Typen von Zellen.
Und die Untersuchung ist einzigartig, weil das Team gelungen, die Hautzellen neu programmieren, um eine bestimmte Art von Gehirnzelle statt einer Reihe von Gehirnzellen .
Artikel in der Zeitschrift Neuron, Forscher an der Washington University School of Medicine in St. Louis ( WUSTL ) , MO, berichten wie sie verwendet eine bestimmte Kombination von microRNAs und Transkriptionsfaktoren , um die Hautzellen in einer bestimmten Art von Gehirnzellen als Medium bekannt umprogrammieren großen Projektionsneuronen .
Die mittelgroßen Projektionsneuronen sie produziert - die für mindestens 6 Monate nach der Injektion in den Gehirnen der Mäuse überlebten - sind wichtig für die Steuerung der Bewegung und sind die wichtigste Art in Huntington-Krankheit betroffen.
Huntington-Krankheit ist eine vererbte genetische Erkrankung, die unwillkürlichen Bewegungen und allmählichen Rückgang der geistigen Leistungsfähigkeit verursacht. Patienten mit der Krankheit - die in der Regel beginnt im mittleren Alter - kann für 20 Jahre zu leben, nachdem Symptome beginnen , obwohl diese nach und nach noch schlimmer.
Konvertierten Zellen zeigten Eigenschaften nativen Zellen
Senior-Autor Dr. Andrew S. Yoo , Assistant Professor für Entwicklungsbiologie an WUSTL , sagt nicht nur, dass die neuen Zellen im Gehirn der Maus zu überleben, sondern sie zeigte auch, ähnlich wie nativen Zellen Eigenschaften :
" Diese Zellen sind dafür bekannt, Vorsprünge in bestimmten Hirnregionen zu erweitern. Und wir fanden die menschlichen transplantierten Zellen auch für diese entfernte Ziele im Gehirn der Maus angeschlossen ist. Das ist ein Meilenstein Punkt zu diesem Papier. "
Und nicht die Mauszellen oder menschlichen Zellen in einem früheren Stadium der Entwicklung - - weil sie erwachsenen menschlichen Hautzellen in der Studie verwendet das Team glaubt, dass die Arbeit zeigt das Potenzial für den Einsatz von patienteneigenen Zellen in der regenerativen Medizin . Dies ist wichtig, weil Therapien können leicht verfügbaren Zellen zu verwenden und vermeiden auch das Problem der Immunabstoßung .
Für ihre Studie , Dr. Yoo und Kollegen kultiviert die Hautzellen in einem Umfeld, das ahmt die Gehirnzellen. in Vorarbeiten Sie bereits festgestellt hatte , dass die Exposition Hautzellen zu zwei kleinen RNA-Moleküle genannt miR -9 und miR -124 kann in verschiedene Arten von Gehirnzellenaktivieren.
Obwohl sie immer noch versuchen, herauszufinden, was genau passiert , glaubt das Team die beiden kleinen RNA-Moleküle, die Öffnung des dicht gepackten DNA in Zellen , die Anweisungen für die Herstellung Gehirnzellen , so dass die Gene, insbesondere für ihre Entwicklung und Funktion eingeschaltet werden hält .
Nachdem bewiesen, dass die Exposition gegenüber diesen kleinen RNA-Moleküle umgewandelt Hautzellen in eine Mischung aus Gehirnzellen , begann das Team Feinabstimmung der chemischen Signale . Sie taten dies , indem Moleküle, so genannte Transkriptionsfaktoren , die sie bereits wusste, in dem Teil des Gehirns, in dem mittelgroßen Projektionsneuronen sind reichlich vorhanden waren.
Transkriptionsfaktoren führen , die Zellen auf eine bestimmte Art zu werden
Co- Erstautor Matheus B. Victor , ein Doktorand in Neurowissenschaften , Sagt, dass sie glauben, dass die kleine RNA-Moleküle sind " tun die Schwerstarbeit ", und :
" Sie werden Grundierung der Hautzellen zu Nervenzellen zu werden. Die Transkriptionsfaktoren Wir fügen dann führen die Hautzellen zu einer spezifischen Subtyp werden , in diesem Fall mittelgroßen Projektionsneuronen . Wir denken, wir können verschiedene Arten von Neuronen durch Umschalten verschiedene Transkriptionsfaktoren zu produzieren. "
Das Team hat auch gezeigt, dass , wenn die Hautzellen um die Transkriptionsfaktoren allein ausgesetzt , ohne die kleinen RNA- Moleküle , die Hautzellen nicht erfolgreich umwandeln müssen .
Das Team hat auch umfangreiche Tests durchgeführt, um zu zeigen, die neuen Gehirnzellen hatte die Handschrift der einheimischen mittelgroßen Projektionsneuronen . Sie äußerten die richtigen Gene in ihrer spezifischen Aktivität und keine Gene, die für andere Arten von Neuronen auszudrücken.
Und wenn in die Gehirne von Mäusen transplantiert , sahen die Zellen umgewandelt wie native mittelgroßen Projektionsneuronen und verhielt sich wie sie .
Das Team wird nun mit Hautzellen von Patienten mit der Huntington-Krankheit und deren Umwandlung in mittelgroßen Projektionsneuronen mit ihren neuen Ansatz. Sie planen auch , um die Zellen in Mäusen, die mit der Krankheit zu injizieren.
Die Studie wurde von verschiedenen Gremien , darunter die National Institutes of Health (NIH) finanziert.