Primo malattia-specifica linea di cellule staminali embrionali umane mediante trasferimento nucleare

Marzo 16, 2016 Admin Salute 0 3
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Come riportato oggi su Nature, gli scienziati derivano le cellule staminali embrionali con l'aggiunta di nuclei di cellule adulte della pelle di ovociti non fecondati donatori utilizzando un processo chiamato trasferimento nucleare di cellule somatiche (SCNT). Le cellule staminali embrionali sono stati creati da un donatore adulto con diabete di tipo 1 e di un controllo sano. Nel 2011, il team ha riferito creando la prima linea cellulare embrionale da pelle umana usando il trasferimento nucleare quando hanno fatto le cellule staminali e le cellule beta produttrici di insulina da pazienti con diabete di tipo 1. Tuttavia, le cellule staminali sono state triploide, significa che avevano tre set di cromosomi, e quindi non potrebbero essere utilizzati per nuove terapie.

I ricercatori hanno superato l'ultimo ostacolo nel fare le cellule staminali personalizzate che possono essere utilizzati per sviluppare terapie cellulari personalizzate. Hanno dimostrato la capacità di fare una linea di cellule staminali embrionali specifiche per il paziente che ha due serie di cromosomi (uno stato diploide), il numero normale di cellule umane. I rapporti a partire dal 2013 hanno dimostrato la possibilità di riprogrammare fibroblasti fetali mediante SCNT; Tuttavia, questo ultimo lavoro dimostra la prima derivazione di successo da SCNT di cellule staminali pluripotenti diploidi da adulti e cellule somatiche neonatali.




"Fin dall'inizio, l'obiettivo di questo lavoro è stato quello di rendere le cellule staminali specifiche per paziente da un soggetto umano adulto con diabete di tipo 1 che può dare origine alle cellule perse nella malattia", ha detto il dottor Egli, lo scienziato che NYSCF guidato la ricerca e condotto molti degli esperimenti. "Con reprograming cellule ad uno stato pluripotente e rendendo le cellule beta, ora siamo un passo più vicino ad essere in grado di trattare i pazienti diabetici con le proprie cellule produttrici di insulina."

"Sono entusiasta di dire che abbiamo raggiunto il nostro obiettivo di creare cellule staminali paziente-specifici di pazienti diabetici con trasferimento nucleare di cellule somatiche", ha detto Susan L. Solomon, CEO e co-fondatore di NYSCF. "Sono stato coinvolto con la ricerca medica quando mio figlio è stato diagnosticato il diabete di tipo 1, e vedendo i risultati di oggi mi fa sperare che un giorno avere una cura per questa malattia debilitante. Il laboratorio NYSCF è uno dei pochi luoghi al mondo che persegue tutti i tipi di ricerca sulle cellule staminali. Anche se molte persone in dubbio la necessità di continuare il nostro lavoro SCNT, abbiamo pensato che fosse importante per far avanzare tutti i tipi di ricerca sulle cellule staminali in ricerca di cure. Non abbiamo un tipo di cellula favorito, e noi non sappiamo ancora che tipo di cellula sta per essere migliore per rimettere in pazienti per trattare la loro malattia ".

La ricerca è il culmine di uno sforzo iniziato nel 2006 per creare linee di cellule staminali embrionali paziente-specifici di pazienti con diabete di tipo 1. La signora Solomon aperto laboratorio finanziato da privati ​​di NYSCF il 1 ° marzo 2006 per facilitare la creazione di diabete di tipo 1 le cellule staminali embrionali specifiche per paziente con SCNT. Inizialmente, gli esperimenti sulle cellule staminali sono stati fatti ad Harvard e le biopsie cutanee da diabete di tipo 1 della Columbia; Tuttavia, l'isolamento dei nuclei delle cellule di queste biopsie cutanee non poteva essere condotta nei laboratori finanziato dal governo federale alla Columbia, che richiede un laboratorio di rifugio sicuro per completare la ricerca. NYSCF inizialmente stabilito il suo laboratorio, ora il più grande laboratorio indipendente di cellule staminali nella nazione, per servire come il sito per questa ricerca.

Nel 2008, tutte le ricerche è stato spostato al laboratorio NYSCF quando gli scienziati di Harvard determinato non potevano più andare avanti, come le restrizioni in Massachusetts impedito loro ovociti ottenendo. Dr. Egli lasciò Harvard University e si unì NYSCF; allo stesso tempo, NYSCF forgiato una collaborazione con il Dr. Sauer che ha progettato un programma unico uovo-donatore che ha permesso agli scienziati di ottenere ovociti per la ricerca.

"Questo progetto è un ottimo esempio di come enormi passi avanti possono essere realizzati quando gli investigatori di scienza di base e clinica collaborare. Mi ritengo fortunato di aver potuto partecipare a questo importante progetto", ha detto il dottor Sauer. Dr. Sauer è vice presidente del Dipartimento di Ostetricia e Ginecologia, professore di ostetricia e ginecologia, e capo di endocrinologia riproduttiva presso la Columbia University Medical Center e direttore del programma di riproduzione assistita presso il Centro per la cura riproduttiva delle donne.

I pazienti con diabete di tipo 1 non hanno cellule beta produttrici di insulina, con conseguente carenza di insulina e livelli elevati di zucchero nel sangue. Pertanto, la produzione di cellule beta da cellule staminali per il trapianto promette come trattamento e il potenziale cura per il diabete di tipo 1. Poiché le cellule staminali sono realizzati utilizzando cellule della pelle del paziente, le cellule beta per la terapia sostitutiva sarebbero autologo, o dal paziente, corrispondente DNA del paziente.

Generazione di cellule beta autologhe utilizzando SCNT è solo il primo passo nello sviluppo di una terapia di sostituzione cellulare completo per il diabete di tipo 1. Nel diabete di tipo 1, il sistema immunitario del corpo attacca le proprie cellule beta; quindi, un ulteriore lavoro è in corso presso NYSCF, Columbia, e altre istituzioni per sviluppare strategie per proteggere le cellule beta esistenti e terapeutici dall'attacco del sistema immunitario, nonché per prevenire tali attacchi.

La tecnica descritta nel rapporto pubblicato oggi può anche essere tradotta per l'uso per lo sviluppo di terapie con cellule autologhe personalizzate per molte altre malattie e condizioni, tra cui il morbo di Parkinson, la degenerazione maculare, la sclerosi multipla e le malattie del fegato e per la sostituzione o la riparazione di ossa danneggiate.

Come parte del lavoro, gli scienziati hanno analizzato sistematicamente i fattori che influenzano la derivazione di cellule staminali dopo SCNT. È stato a lungo cercato la riprogrammazione delle cellule della pelle di un paziente di diabete di tipo 1 da SCNT, ma è stato impegnativo per raggiungere a causa delle difficoltà logistiche per ottenere ovociti umani per la ricerca, così come una comprensione incompleta della biologia di ovociti umani.

Gli scienziati hanno scoperto che l'aggiunta di prodotti chimici specifici, chiamati inibitori della deacetilasi degli istoni, e un protocollo efficace per l'attivazione di ovociti umani erano fondamentali per conseguire lo sviluppo per la fase in cui le cellule staminali embrionali sono derivate. Questi risultati sono coerenti con la relazione 2013, Tachibana e colleghi che utilizzavano cellule fetali. Anche se della carta 2013 autori hanno anche eseguito studi con le cellule di un bambino con la sindrome di Leigh, che non hanno dimostrato che le cellule pluripotenti diploide staminali potrebbero essere derivati ​​da queste cellule. Poiché le cellule fetali sono meno maturi rispetto alle cellule dopo la nascita, è stato fondamentale per determinare se le cellule staminali pluripotenti diploidi potrebbero essere derivati ​​dalle cellule di entrambi i bambini e gli adulti.

Come ulteriore ottimizzazione del protocollo di trasferimento nucleare, gli scienziati hanno scoperto che era importante mantenere l'integrità della membrana plasmatica durante la manipolazione, e che per farlo, l'agente utilizzato nelle manipolazioni doveva essere ad una bassa dose. Gli scienziati hanno applicato questo protocollo ottimizzato per le cellule della pelle di un neonato di sesso maschile e le cellule del paziente adulto con diabete di tipo 1. Da queste due linee di cellule, gli scienziati hanno prodotto un totale di quattro linee di cellule staminali embrionali SCNT-derivato. Tutte le linee cellulari erano diploide e potrebbero dare origine a neuroni, cellule pancreatiche, e cartilagine, così come diversi altri tipi di cellule, dimostrando la loro pluripotenza. È importante sottolineare che, le cellule del paziente diabete di tipo 1 anche dato origine a cellule beta produttrici di insulina.

Quindi, questo è il primo rapporto della derivazione di cellule staminali pluripotenti diploide da un paziente. E insieme con un documento pubblicato questo mese in Cell Stem Cell da Chung et al., È anche la prima relazione di linee diploidi di cellule staminali embrionali derivate da un essere umano dopo la nascita.

Dr. Nissim Benvenisty e il suo laboratorio presso l'Università Ebraica di Gerusalemme hanno collaborato su questa relazione dimostrando che le cellule prodotte erano, infatti, le cellule staminali embrionali utilizzando microarray di effettuare analisi di espressione genica delle cellule.

Dr. Rudolph Leibel, un co-autore e co-regista con il Dr. Robin Goland del Naomi Berrie Diabetes Center, dove sono stati condotti gli aspetti di questi studi, ha detto, "Questo risultato è il frutto di una collaborazione inter-istituzionale in atto in tutta scientifica e discipline cliniche, supportati da filantropia premuroso. Le conseguenti approfondimenti tecnico-scientifici avvicinare la promessa di sostituzione cellulare per una vasta gamma di malattie umane. "

NYSCF continua portando avanti la ricerca SCNT nonostante i molti ostacoli scientifici e alla luce dell'avvento di staminali pluripotenti indotte (iPS), le cellule, in quanto non è ancora chiaro quale tipo di cellule staminali si rivelerà migliore per trattamenti personalizzati. Molti pensavano che le cellule iPS, prima create da cellule umane, nel 2007, potrebbero sostituire la necessità di cellule staminali embrionali specifiche per paziente perché permettono linee di cellule staminali al paziente e malattie specifiche per essere generati da cellule adulte geneticamente riprogrammare a diventare cellule pluripotenti. Tuttavia, non è chiaro come simili cellule iPS sono presenti in natura le cellule staminali embrionali, che rimangono il gold standard, e quale sarà il tipo di cellula preferito per le terapie.

Anche se è ormai possibile derivare linee di cellule staminali con il genotipo di un paziente con tecnologia IPS, la generazione di cellule staminali utilizzando ovociti può avere un vantaggio per l'uso in sostituzione cellulare per malattie come il diabete di tipo 1. La generazione di linee di cellule staminali pluripotenti da SCNT utilizza ovociti umani, mentre le cellule iPS usano il DNA ricombinante, RNA, o prodotti chimici, ognuno dei quali richiede il proprio test di sicurezza e l'approvazione per l'uso clinico. Ovociti umani sono già utilizzati regolarmente in tutto il mondo per generare cellule clinicamente rilevanti. La generazione di linee di cellule staminali pluripotenti utilizzando oociti umani possono pertanto essere particolarmente adatto per lo sviluppo di terapie di sostituzione cellulare. Pertanto, questo lavoro porta gli scienziati un passo significativo più vicino a questo obiettivo.

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