Che mare schizza possono insegnarci su cuore

Giugno 16, 2016 Admin Salute 0 2
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"Ancora non sappiamo molto circa le cause di molti di questi difetti. Alcuni sono stati collegati a determinati geni, ma il quadro è ancora impreciso," dice. "A questo punto, non possiamo prevedere come i bambini rispondono ai metodi attuali, ma se avessimo indicatori genetici li potevamo usare per personalizzare i trattamenti."

Dr. Ricardo Samson, che dirige la sezione di cardiologia pediatrica presso il College of Medicine, aggiunge che "alcuni difetti cardiaci possono essere difficili da diagnosticare in quanto non presentano i segni tipici come un soffio al cuore o azzurro della pelle."




"Fortunatamente, ecografia prenatale permette ostetrici di identificare molti bambini con specifiche forme di difetti cardiaci gravi prima di nascere", dice. "Ma a causa del modo in cui il cuore si sviluppa in un feto, alcuni difetti gravi passare inosservate e non causano problemi fino a quando il bambino è tornato a casa dalla scuola materna."

Sansone e Klewer entrambi sono membri del Research Center Steele bambini della UA e lo sviluppo del cuore gruppo di ricerca del Sarver Heart Center della UA, che è riconosciuto a livello internazionale per le sue scoperte in espansione la comprensione degli elementi molecolari che causano difetti cardiaci congeniti.

In studio dei geni a cuore specificando, meno è meglio

Studiare le basi genetiche di difetti cardiaci è complicato dal fatto che gli esseri umani, come tutti gli altri vertebrati, hanno più e leggermente diverse copie di ogni gene. Questa ridondanza rende difficile se non impossibile tease oltre le funzioni associate con un particolare gene, perché interrompendo la sua funzione in organismi modello come topi per capire il suo ruolo non comporta sempre un effetto evidente.

Nella loro ricerca per capire meglio e aiutare i medici a sviluppare una migliore diagnostica e trattamenti per difetti cardiaci congeniti, scienziati presso il dipartimento dello UA di biologia molecolare e cellulare sono rivolti a una creatura maggior parte delle persone - con la possibile eccezione di subacquei - non considererebbe una vista familiare: uno spruzzo di mare in genere Ciona.

In mancanza di una testa, appendici e gli occhi, ascidie assomigliano dall'aspetto strano, sacchi coriacee più che animali. Fino a 6 centimetri di lunghezza, con due aperture evidenti, Ciona trascorre la sua vita attaccato alle rocce o banchine sommerse, pompaggio di acqua di mare attraverso il suo corpo e sforzare le particelle di cibo, proprio come fanno le vongole. La sua semplice struttura del corpo, però, smentisce parentela biologica delle ascidie ', che li pone più vicino alla stirpe dei vertebrati di qualsiasi altro invertebrati. Soprattutto, modello genetico di Ciona è quasi la stessa di quella di vertebrati.

"Vogliamo capire i processi fondamentali con cui le cellule embrionali fanno la decisione di diventare cellule del cuore", dice Brad Davidson, professore assistente dipartimento dello UA di biologia molecolare e cellulare e di un membro del Sarver Heart Center. "I primi passi della formazione di cuore sono molto simili in Ciona, topi e gli esseri umani."

Fatta eccezione - e per uno scienziato studio dello sviluppo del cuore, questo è enorme - ognuno dei geni di Ciona è rappresentato solo una volta perché il genoma non è stato duplicato come nei vertebrati. Pertanto, Ciona ha solo una copia dei principali geni coinvolti nello sviluppo del cuore.

Uno dei geni vitali per lo sviluppo del cuore è GATA, un cosiddetto fattore di trascrizione o un master gene che controlla altri geni specifici del cuore e svolge un ruolo chiave nello sviluppo del cuore. Neonati umani con mutazioni GATA hanno difetti cardiaci congeniti. Se la funzione del gene è perturbato, il cuore e l'intestino sono deformate.

"Ma non è chiaro dove sia il problema", spiega Davidson. "E 'perché il cuore non fa correttamente o perché l'intestino non forma adeguatamente? Ciona ci permette di rompere lo distingue."

IMAGE: Questo è Katerina Ragkousi, il primo autore del rapporto di ricerca, con il ricercatore principale Brad Davidson.

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Un cuore ha bisogno di un intestino

"Tendiamo a pensare di cellule che costruiscono un organo come un processo isolato, ma che non è mai vero in un embrione," dice. "Tutto ciò che si sta costruendo deve essere fatta insieme a tutti gli altri organi, e ci sono un sacco di complicazioni in termini di istruzioni."

Katerina Ragkousi, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Davidson, appena pubblicato i risultati di uno studio far luce su questo processo nella rivista Developmental Biology. Gli editori ritenuti suo lavoro abbastanza importante per caratterizzare sulla copertina della rivista.

"Sappiamo che nei vertebrati, GATA deve essere attivato non solo nelle cellule cardiache futuro, ma nelle cellule intestinali vicine, troppo", dice Ragkousi. "In questo studio, abbiamo dimostrato che questo è lo stesso in Ciona, giustificando ancor più il valore di questo organismo modello per lo studio dello sviluppo del cuore."

"I vertebrati hanno tre fattori GATA che sono sia nell'intestino di sviluppo e nel cuore, così è stato davvero difficile prendere in giro a parte quello che sta succedendo con questi fattori in ogni tessuto."

Quando Ragkousi e il suo team sperimentalmente interrotti GATA in cellule precursori del cuore, le cellule hanno perso la loro identità.

"Loro non esprimono i geni giusti e rimanere in uno stato di limbo, invece di passare con il loro sviluppo", ha detto Davidson.

"Quando abbiamo disturbare funzione GATA autonomamente nell'intestino di sviluppo, vediamo che l'identità delle cellule del cuore non è perturbato, almeno non in questa fase", dice Ragkousi. "Tuttavia, troviamo che GATA nell'intestino svolge un ruolo indiretto nella formazione cuore che è necessario per precursori cardiaci siano correttamente posizionati negli embrioni."

Oltre alla sua somiglianza genetica di vertebrati, Ciona viene fornito con diversi altri vantaggi. E 'facile da mantenere in laboratorio, e, a differenza di embrioni vertebrati, un embrione Ciona consiste di soli poche centinaia di cellule. Gli embrioni si sviluppano in sole 24 ore e sono traslucide, permettendo agli scienziati di guardare letteralmente come le forme di cuore da solo quattro celle.

"E 'questa semplicità che speriamo di essere in grado di sfruttare", spiega Davidson. "Che noi non possiamo vedere solo vagamente e in generale come le cellule costruiscono un cuore, ma molto particolare come ogni cellula è agendo come vengono insieme per rendere il cuore."

Nel loro habitat naturale, gli embrioni Ciona deriva con le correnti oceaniche fino alla loro schiusa come piccoli, larve girino-like.

"Hanno bisogno di sviluppare rapidamente perché fino alla schiusa, sono galleggianti intorno come cibo", spiega Davidson. "A volte può richiedere giorni per loro di stabilirsi. Essi possono rimanere in vita per cinque o sei giorni. Nel giusto tipo di corrente, si può andare abbastanza lontano."

Una volta che le larve venire a riposare sul fondo del mare, una roccia o un molo, subiscono una delle metamorfosi più drammatici presenti nel mondo naturale. Dando loro corpo un rifacimento totale, si trasformano da una larva nuoto libero con un cervello, gli occhi primitivi e una coda nel sacco spugnoso che spende resto della sua vita attaccato al molto posizionarlo stabilì.

"Con Ciona, possiamo introdurre geni in embrione e come si sviluppa, possiamo studiare dove si esprimono i geni", dice Ragkousi. "Abbiamo anche in grado di individuare le cellule rispetto all'altro. Stiamo esaminando le interazioni cellulari che avvengono durante la prima formazione fasi cuore. E 'stato quasi impossibile affrontare questo ad alta risoluzione tale e studiare il comportamento di singole cellule in più organismi complessi. "

Banco-to-comodino medicina, o dal serbatoio dell'acqua in ospedale

"La ricerca di base con organismi modello come Ciona ci permette di identificare i geni coinvolti nello sviluppo del cuore e riconoscere chi sono i giocatori", dice Klewer. "Possiamo quindi guardare a questi fattori nei pazienti per determinare il miglior approccio per il trattamento che potrebbero trarre beneficio quel particolare paziente. Esso ci dà anche l'opportunità di perfezionare il nostro approccio basato sul background genetico. Mi auguro che si possa presto integrare la conoscenza nella nostra pratica clinica. "

I ricercatori che studiano lo sviluppo del cuore messo grandi speranze in Ciona non solo per migliorare i test diagnostici attraverso una migliore comprensione dei meccanismi genetici alla base dello sviluppo del cuore, ma anche di sviluppare terapie migliori per mancanza di cuori.

"Molte persone stanno per avere un attacco di cuore a un certo punto della loro vita", spiega Davidson. "E dal momento che il cuore non può rigenerare il tessuto danneggiato, cosa fare per gestire questo? C'è una grande spinta per vedere se siamo in grado di riprogrammare le cellule per costruire il tessuto cardiaco. Si stanno facendo progressi, ma ci sono un sacco di ostacoli per capire come fare a destra. Una delle chiavi è quello di assicurarsi che le cellule che i medici mettono in un cuore danneggiato si comportano come le cellule del cuore e non come le cellule tumorali e non fanno le cose sbagliate. "

Klewer aggiunge: "In futuro, i medici avranno più opzioni per eseguire con successo un intervento chirurgico su un feto, ma non possono farlo se non sanno che c'è un problema di questo approccio mantiene la promessa di correggere un problema cardiaco precoce, e permettere.. per una maggiore crescita normale funzione del cuore e durante lo sviluppo, che potrebbe salvare un bambino affetto da un sacco di procedure complesse che altrimenti sarebbero necessari dopo la nascita ".

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