Gene cruciale per il normale sviluppo dei polmoni e del cervello: Discovery potrebbe portare a nuovi modi per sostituire tessuti polmonari danneggiati con le cellule staminali

Maggio 8, 2016 Admin Salute 0 1
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"Le cellule con cilia multipla svolgono una serie di ruoli importanti, tra cui lo spostamento fluidi attraverso le vie respiratorie, il cervello e il midollo spinale", spiega Christopher R. Kintner, un professore in Neurobiologia Molecolare Laboratorio di Salk, che ha guidato la ricerca. "Conoscere il gene che istruisce le cellule per sviluppare cilia più ci aiuta a capire come possiamo indurre le cellule staminali a svilupparsi in questo tipo di cellule, che potremmo utilizzare per riparare il tessuto danneggiato."

I risultati della ricerca, che è stato sostenuto dal National Institutes of Health e del Salk Innovazione programma di sovvenzioni, sono stati pubblicati nel numero 8 gennaio on line di Nature Cell Biology.




Kintner e il suo collaboratore, Jennifer Stubbs, uno scienziato ora Pathway Genomics, una società biotech di San Diego, insieme a Eszter Vladar, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Jeffery Axelrod, presso la Facoltà di Medicina dell'Università di Stanford, hanno fatto la loro scoperta studiando inizialmente gli embrioni di rane artigliate africane (Xenopus laevis).

Cellule Multiciliate formano all'esterno degli embrioni, rendendoli facile da studiare, ei meccanismi genetici che dirigono le cellule rana sviluppare cilia multipla sono probabilmente simili a quelli degli esseri umani.

Gli esseri umani e altri organismi ereditati cilia dai nostri antenati primordiali monocellulari che usavano queste strutture battendo come una forma di propulsione. La maggior parte delle cellule del nostro organismo un singolo progetto, cilium non in movimento usato come una piccola antenna per la rilevazione stimoli fisici e chimici. Ma alcuni tessuti specializzati richiedono cellule con 100 a 200 cilia movimento che battono in concerto per spostare i fluidi attraverso il corpo.

Queste cellule aiutano a spingere il fluido cerebrospinale attraverso il cervello e il midollo spinale, contribuendo a diffondere e ricostituire questo fluido. Nel sistema respiratorio, le cilia spingono muco che trattiene la polvere, gli agenti patogeni e altri corpi estranei dal polmone up nella trachea, aiutando a prevenire le infezioni.

In uno studio precedente, pubblicato in Nature Genetics, Kintner e Stubbs identificato una proteina, FoxJ1, che promuove la formazione di un singolo ciglio movimento. Quello che rimaneva chiaro è come cellule certa attivare FoxJ1 in un modo che porta alla formazione di centinaia di cilia mobili per cella.

Nel loro nuovo studio, Kintner e suoi collaboratori hanno individuato un gene che produce una seconda proteina, che hanno soprannominato "multicilin", che racconta le cellule per sviluppare cilia multipla. Quando le cellule sono esposti a multicilin, i loro meccanismi genetici per lo sviluppo di più cilia sono attivati. In un embrione in via di sviluppo, la proteina indica alcune cellule staminali che si schiereranno i polmoni, i reni e la pelle di svilupparsi in cellule multiciliate.

Quando i ricercatori hanno inibito l'azione di multicilin, pelle e reni delle rane 'non riuscirono a formare cellule multiciliate. Gli scienziati hanno anche scoperto che multicilin è necessario e sufficiente per istruire lo sviluppo delle cilia multiple nelle cellule che rivestono le vie aeree di topi.

"Questo significa che multicilin dirige lo sviluppo di queste cellule in un certo numero di organi diversi," afferma Kintner. "Come le cellule si sviluppino multiciliate era un mistero, ma questo riempie in un grande pezzo del puzzle."

Kintner osserva che i pazienti con malattie respiratorie come l'asma cronica, enfisema e fibrosi cistica, spesso soffrono di infezioni polmonari, che possono derivare da un danno alle cellule ciliate che si muovono il muco protettivo fuori delle vie aeree. In futuro, terapie con cellule staminali potrebbero sostituire quelle cellule danni con nuove cellule ciliate, ma prima gli scienziati hanno bisogno di sapere come guidare le cellule staminali, lungo un percorso in cellule multiciliate.

"I nostri risultati suggeriscono che multicilin potrebbe essere fondamentale per differenziare le cellule staminali in cellule di ricambio", dice Kintner. "E 'un passo necessario per lo sviluppo di tali terapie."

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