Cellule IPS corrispondono cellule staminali embrionali in modellazione malattie umane

Marzo 26, 2016 Admin Salute 0 11
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Stanford University School of Medicine i ricercatori hanno dimostrato che le cellule iPS, visti come una possibile alternativa di cellule staminali embrionali umane, possono rispecchiare i difetti che definiscono una condizione genetica - in questo caso, la sindrome di Marfan - così come le cellule staminali embrionali possono. Una conseguenza immediata è che le cellule iPS possono essere utilizzati per esaminare gli aspetti molecolari di Marfan su base personalizzata. Le cellule staminali embrionali, d'altra parte, non può farlo perché il loro contenuto genetici sono quelli dell'embrione donato, non il paziente.

Questa prova di principio per quanto riguarda l'utilità delle cellule staminali pluripotenti indotte ha anche un significato più universale, mentre avanza la credibilità di un approccio interessante che è stato selvaggiamente acclamato da alcuni e visto attraverso gli occhi Gimlet da altri: la prospettiva di utilizzare cellule iPS in modellazione di una vasta gamma di malattie umane. Queste cellule, a differenza CES, sono facilmente ottenuti da chiunque e porto uno sfondo genetico identico al paziente da cui sono stati derivati. Inoltre, portano nessuno dei controversia etica associata con la necessità di distruggere embrioni.

"I nostri risultati in vitro indicano fortemente i meccanismi sottostanti che possono spiegare le manifestazioni cliniche della sindrome di Marfan", ha detto Michael Longaker, MD, professore di chirurgia e autore senior dello studio, che è stato pubblicato online 12 dicembre in Atti della National Accademia delle Scienze. Longaker è il decano P. e Louise Mitchell professore presso la Scuola di Medicina e co-direttore dell'Istituto della scuola di biologia delle cellule staminali e la medicina rigenerativa. Primo autore dello studio è Natalina Quarto, PhD, uno scienziato senior di ricerca nel laboratorio di Longaker.




La sindrome di Marfan è una malattia ereditaria del tessuto connettivo che si verifica in uno in 10.000 a uno su 20.000 individui. E 'causata da qualsiasi di un gran numero di difetti in un gene. Le persone con questa condizione tendono ad essere molto alto e magro e di soffrire di osteopenia, o scarsa mineralizzazione ossea. Gli esperti medici ipotizzano che Abraham Lincoln, per esempio, ha sofferto di questo disturbo. Marfan può anche influenzare profondamente gli occhi e il sistema cardiovascolare.

In questo studio, sia le cellule iPS e le cellule staminali embrionali che trasportano una mutazione che provoca la sindrome di Marfan hanno mostrato una ridotta capacità di formare osso, cartilagine e tutto troppo facilmente formata. Queste aberrazioni rispecchiano la manifestazione clinica più importante della malattia.

Scoperto nel 2006, indotto cellule staminali pluripotenti, o cellule iPS, sono derivate da tessuti completamente differenziati, come la pelle. Tuttavia nutrono la stessa capacità di cellule staminali embrionali a differenziarsi in tutti i tessuti del corpo così da replicare per periodi indefiniti in un piatto. Perché offrono un'alternativa eticamente semplice alle cellule staminali embrionali, le cellule iPS hanno alimentato la speranza che possono sostituire CES sforzi degli scienziati di analizzare, in un piatto, i difetti cellulari in ultima analisi responsabili di malattie che vanno dal diabete al Parkinson e anche come complessi condizioni come le malattie cardiovascolari e l'autismo.

Una speranza per le cellule iPS è di essere in grado di differenziarsi in un piatto in tessuti di interesse - dire, le cellule nervose di un paziente con il Parkinson o l'autismo - e studiare le caratteristiche di questi cellule risultanti 'con un occhio alla comprensione della malattia in un modo specifico paziente. Questo sarebbe impossibile da fare con le cellule staminali embrionali, a meno CES di ovuli umani donati possono essere modificate attraverso l'impresa so-far insormontabile di sostituire proprio materiale genetico di un paziente in queste uova per riflettere proprio background genetico del paziente.

Mentre gli scienziati hanno fissato l'obiettivo di utilizzare queste cellule per più scopi di ricerca - lo sviluppo di applicazioni terapeutiche nella medicina rigenerativa - questa prospettiva è più lontana. Gli scienziati dovranno sviluppare la capacità prima di riparare all'interno di tali cellule, sia iPS o ESC, i difetti genetici determinati ad essere responsabile delle condizioni del paziente, e quindi differenziare le cellule in massa nel tessuto interessato, che potrebbe essere utilizzato per la medicina rigenerativa . Anche in questo caso, le cellule iPS in teoria potrebbe essere una scelta migliore, perché, essendo inizialmente derivato da un particolare paziente, potrebbero differenziarsi in tessuti che sono meno probabilità di provocare il rigetto del trapianto di tessuti simili prodotti utilizzando CES di un embrione donatore.

Tuttavia, un certo numero di studi hanno riportato sottili differenze tra le cellule iPS e CES, il che implica che i due possono non essere equivalenti. Gli esperti si sono chiesti se queste differenze possono rendere le cellule iPS sostituti adeguati per CES stati di malattia modellazione. Questo studio suggerisce il contrario, Longaker detto.

L'occasione per un confronto testa a testa dei CES e delle cellule iPS è nata casualmente quando Barry Behr, PhD, professore di ostetricia e ginecologia e direttore della Stanford Fertility & Reproductive Medicine Center, eseguito pre-impianto diagnosi genetica per selezionare embrioni per a la fecondazione in vitro. Behr e Renee Reijo Pera, PhD, professore di ostetricia e ginecologia e direttore del Centro di Stanford per la riproduzione e la Stem Cell Biology, ha scoperto che un embrione candidato portava una mutazione genetica che causa la sindrome di Marfan. Questo embrione non è stato quindi ritenuto opportuno per l'impianto. Ma era una potenziale fonte di cellule staminali embrionali, ognuno dei quali avrebbe portato la mutazione che causa Marfan. Così, invece di eliminare o conservarla, i ricercatori hanno ricevuto il permesso di derivare cellule staminali embrionali squadra di Longaker studiato. (Sia Behr e Reijo-Pera sono co-autori dello studio.)

Quello che seguì fu una collaborazione con un cast all-star che comprendeva membri anziani docenti di diversi dipartimenti della Facoltà di Medicina e ricercatori presso l'Università di Napoli Federico II in Italia. I ricercatori hanno generato CES dall'embrione-Marfan trasporto. Hanno anche ottenuto biopsie cutanee dei pazienti Marfan da un'altra Stanford co-autore, Uta Francke, MD, professore di genetica e di pediatria, e le cellule utilizzate chiamate fibroblasti da questi campioni per ottenere cellule iPS per mezzo di quelli che sono ormai le procedure di routine.

"Qui abbiamo avuto entrambe le cellule iPS e le cellule staminali embrionali fianco a fianco in capsule di Petri, entrambi contenenti il ​​gene difettoso responsabile di Marfan. Questa è stata una perfetta opportunità per confrontarli testa a testa", ha detto Longaker.

Quando lo hanno fatto, Longaker, Quarto e loro soci hanno scoperto che sia le cellule iPS derivate dalla pelle di pazienti Marfan ei CES dal vettore Marfan embrionale esposti aberrazioni identiche a quelle che caratterizzano i sintomi scheletrici osservati del disordine - una diminuita capacità di forma di osso e una propensione accresciuta per la formazione di cartilagine, invece.

Gli scienziati hanno iniziato lo studio con la consapevolezza che le mutazioni che causano la sindrome di Marfan si trovano in un gene che codifica per una proteina chiamata Fibrillina1. È importante sottolineare, è noto Fibrillina1, a sua volta, per inibire l'attività di una molecola di segnalazione intercellulare chiamato TGF-beta. Studi mouse hanno indicato che l'assenza o la mutazione di Fibrillina1 risultati in un fallimento di questa inibizione. Questo studio ha mostrato per la prima volta negli esseri umani che la ragione del fallimento di cellule staminali 'per formare l'osso e la conversione troppo zelante di cartilagine ha portato direttamente dal loro conseguente esposizione a più e più attivati, TGF-beta rispetto alle cellule normali della gente sono.

Il successo di cellule iPS nel riprodurre fedelmente difetti cellulari e molecolari di Marfan ogni bit così come fanno CES può consentire la malattia da studiare (e, a lungo andare, anche trattata) in modo caso per caso. Mentre Marfan è un disordine singolo gene, che può e derivare da qualsiasi di un gran numero di mutazioni a che un gene - rialzo di 600 sono stati identificati finora - che manifestano come spettro di sottili differenze nei sintomi da una paziente all'altro.

Lo studio è stato finanziato in gran parte da una sovvenzione da parte del California Institute for Regenerative Medicine, con ulteriori finanziamenti dal National Institutes of Health. Altri co-autori sono stati Eric Chiao, PhD, co-autore anziano dello studio e un ex istruttore di ostetricia e ginecologia, che è ora presso l'azienda farmaceutica Roche; Brian Leonard, un ex assistente di ricerca nei laboratori Chiao e Reijo-Pera; Li Shuli, MD, PhD, un socio di ricerca nel laboratorio del Longaker; ed ex ricercatore postdottorato Melanie Marchand, PhD, e assistente di ricerca Erica Anderson, sia nei laboratori Chiao, Reijo-Pera e Longaker.

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