Come Cellule Staminali Decidere di diventare o scheletrico Or muscolo liscio

Aprile 29, 2016 Admin Salute 0 1
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I ricercatori hanno scoperto una proteina chiave che controlla come le cellule staminali "scelgono" di diventare o cellule del muscolo scheletrico che si muovono gli arti, o cellule della muscolatura liscia che supportano i vasi sanguigni, secondo uno studio pubblicato di recente negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS ). I risultati forniscono non solo sull'attuale sviluppo di tipi muscolari nel feto umano, ma anche suggerire nuovi modi per trattare l'aterosclerosi e il cancro, le malattie che comportano la creazione di nuovi vasi sanguigni da riserve di cellule staminali che altrimenti sostituire usurati muscolo scheletrico.

Il meccanismo appena scoperto suggerisce anche che alcuni trattamenti contro il cancro attuali possono indebolire il muscolo, e che i ricercatori medici dovrebbero iniziare a guardare per vedere se un effetto collaterale in precedenza non rilevato esiste.

Grazie alle cellule staminali, gli esseri umani si sviluppano da una singola cellula in un essere complesso con ben 400 tipi di cellule in milioni di combinazioni. La, cellule staminali unico esemplare umano, l'embrione fecondato, ha il potenziale di svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula umana. Come sviluppiamo nel grembo materno, successive generazioni di cellule staminali specializzate (differenziata), con ogni gruppo in grado di diventare sempre meno tipi di cellule.




Una serie di cellule staminali differenziate principalmente ha la capacità di diventare ossa, sangue, muscolo scheletrico e muscolare liscia. Molti tessuti umani mantengono una riserva di cellule staminali a portata di mano in età adulta, pronta a differenziarsi in parti di ricambio a seconda degli stimoli che ricevono. Se i segnali del corpo che le esigenze di muscolo scheletrico sostituzione, le cellule staminali prendere questa strada. Se i tessuti segnale per più vasi sanguigni, le stesse cellule staminali possono diventare muscolatura liscia che sostiene il rivestimento dei vasi sanguigni.

Nel corso di studio di un team di ricercatori presso l'Aab Cardiovascular Research Institute della University of Rochester School of Medicine & Dentistry e della University of Texas Southwestern Medical Center ha rilevato che un fattore di trascrizione chiamato myocardin può essere il principale regolatore di se le cellule staminali diventano muscolo scheletrico o liscia. Myocardin è un fattore di trascrizione, una proteina progettato per associare con una sezione di codice del DNA, e per attivare l'espressione di quel gene o disattivare. Fino ad ora, myocardin stato pensato come una proteina che attiva geni che rendono le cellule muscolari lisce. Nella relazione PNAS, myocardin è mostrato a girare anche fuori i geni che rendono il muscolo scheletrico.

"Questi risultati potrebbero portare alla cellule staminali terapie a base dove i ricercatori prendono il controllo di ciò che il cellule staminali non una volta impiantato attraverso l'azione di fattori di trascrizione come myocardin, a differenza attuali terapie che" speranza "cellule staminali avrà un percorso corretto differenziazione combattere la malattia ", ha detto Joseph M. Miano, Ph.D., autore senior dello studio e professore associato nel Aab Cardiovascular Research Institute presso la University of Rochester Medical Center" In particolare, molte malattie sono guidati da se le cellule staminali decidono di diventare muscolo scheletrico, o invece a far parte della formazione di nuovi vasi sanguigni. Queste scoperte hanno creato una nuova ala della ricerca medica che cerca di comprendere i segnali genetici che si accendono tali programmi di sostituzione di cellule staminali. "

Aterosclerosi, o indurimento delle arterie, per esempio, diventa probabile che causare infarto o ictus quando placche di colesterolo-driven che si accumulano all'interno delle arterie diventano fragili. Se si rompono, interagiscono con fattori circolante nel sangue per causare coaguli che bloccano le arterie e portano alla morte dei tessuti. Teoricamente, le cellule staminali iniettando loro programmati per diventare muscolo liscio potrebbe rafforzare le placche e impedire la rottura, Miano ha detto.

Viceversa, tumori devono essere in grado di crescere vasi sanguigni per crescere. Lo fanno inviando segnali per le cellule staminali di formare muscolatura liscia in combinazione con altri segnali che si accendono fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF), che insieme costruiscono nuovi vasi sanguigni. Sarebbe manipolazione myocardin con VEGF interferire con la crescita tumorale, tagliando il suo apporto di sangue? Fare trattamenti a base di VEGF correnti calci myocardin in azione, la creazione di muscolatura liscia, invece di riparare continuamente consumato muscolo scheletrico? Poiché VEGF è usato sperimentalmente per trattare la malattia delle arterie periferiche e malattia coronarica, è questo trattamento la riduzione della forza muscolare di questi pazienti?

La squadra di Miano ha scoperto che myocardin sia attiva una serie di geni che trasforma le cellule staminali nel muscolo liscio, e spegne i geni che trasformano le cellule staminali nel muscolo scheletrico, il che rende un interruttore sviluppo bifunzionale. Il team Sud applicata la stessa idea per lo sviluppo del feto attraverso studi di topi transgenici, fornendo il contesto biologico che ha fatto il senso di scoperta di Miano.

I ricercatori di molte istituzioni hanno studiato il somite, un gruppo di cellule del feto umano noto per svilupparsi in muscolo scheletrico. La squadra in Sud ha fatto studi lignaggio cellulare e monitoraggio ed ha trovato che myocardin è espresso brevemente somite durante lo sviluppo nei topi, ma poi scompare da quella regione del feto. Questi dati corrente conduce alla teoria sorprendente che sia le cellule muscolari scheletriche e lisce provengono dalla stessa regione cellule staminali. Myocardin passa brevemente a fare rifornimento del nuovo umana delle cellule muscolari lisce, che poi migrare verso un altro settore in cui si iniziano a formare i vasi sanguigni. Myocardin poi chiude rapidamente spento, permettendo al somite di continuare differenziarsi in muscolo scheletrico. Se non lo ha fatto, allora il muscolo scheletrico non svilupparsi adeguatamente.

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La squadra di Miano è una delle tante in questi ultimi anni che cercano di definire antiche sezioni del nostro codice genetico che potrebbe presto essere il più importante per la scienza medica come geni. Una nuova ondata di ricerca è interessato a, non funzionamento dei geni, ma come piccole sequenze di DNA di regolamentazione dire geni dove, quando e in che misura a "accendono" in combinazione con gli enzimi che li cercano.

I geni sono le catene di acidi nucleici (DNA) che codificano le istruzioni per la costruzione di proteine, le workhorses che costituiscono gli organi del corpo e trasportano i segnali. Crescente conoscenza delle sequenze come regolamentare il comportamento gene di controllo ha il potenziale di creare nuove classi di trattamento per i disturbi nervosi e insufficienza cardiaca. Sequenze regolatrici stanno emergendo come una parte importante della maggioranza non-gene di materiale genetico umano, una volta pensati come "DNA spazzatura". Una nuova frontiera della ricerca genetica è la definizione del regulome, il set completo di sequenze di DNA che regolano l'precisa accensione e spegnimento dei geni.

In un articolo di Miano e la squadra pubblicato febbraio 2006 sulla rivista Genome Research, hanno descritto una tale sequenza di regolamentazione: la scatola CArG. I blocchi nucleotide di catene di DNA può contenere uno qualsiasi dei quattro basi azotate: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Ogni sequenza di codice che inizia con 2 Cs, seguito da una combinazione di 6 Come o Ts, e termina in 2 Gs è una scatola CArG.

Secondo Miano, ci sono 1.216 varianti di dialogo CArG che insieme si verificano circa tre milioni di volte in tutto il progetto DNA umano. Scatole CArG esercitano la loro influenza su geni, perché sono "a forma di" di collaborare con una chiamata del siero fattore proteina nucleare di risposta (SRF) e diverse altre proteine ​​all'interno di una rete di regolamentazione genetica, tra cui myocardin. Ben sessanta geni finora sono stati trovati ad essere influenzato dal CArG-SRF, tra cui molti coinvolti nella cella cuore e la funzione dei vasi sanguigni.

Studi precedenti avevano stabilito che myocardin è un cofattore con SRF in CArG-Box regolazione genetica mediata delle cellule staminali. Fino ad ora, i ricercatori credevano myocardin collaborato con SRF per accendere i geni muscolari lisce attraverso l'interazione di dialogo CArG. I risultati attuali suggeriscono, tuttavia, che myocardin ha un secondo ruolo, indipendentemente dalla sua partnership con CARG-SRF, dove serve come un potente silenziatore di espressione genica per la cellule staminali per scheletrico programma gene muscolare.

"Con la sua doppia azione, myocardin è un primo esempio di efficienza e l'eleganza del sistema dei controlli genetici, dove un fattore ha più di un effetto complementare sullo sviluppo del corpo", ha detto Eric Olson, Ph.D., sedia del Dipartimento di Biologia Molecolare presso l'Università del Texas Southwestern Medical Center di Dallas, e autore anche maggiore dello studio.

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