Neue Mechanismen, die Regeln, Pluripotenz in embryonalen Stammzellen entdeckt

Embryonale Stammzellen (ESCs) können Anlass geben zu vielen Arten von Geweben und Organen. An der Wende des Jahrhunderts, diese Zellen wurden geglaubt, um Hoffnung zu schenken der Behandlung für verschiedene gesundheitliche Probleme, aber als fortgeschrittene, Wissenschaftler erkannten, dass das Verständnis und die Steuerung des Verhaltens von WSR wäre eine gewaltige Herausforderung dar, als zunächst gedacht.

Studien zeigten, dass eine beliebige population von WSR könnte sehr heterogen und das potential der Pluripotenz, oder die Kapazität zur Differenzierung in andere Zelltypen variieren kann, sowohl bei den Zellen aus dem gleichen embryo und von einer Linie zur anderen. Später wurde entdeckt, dass es die Niveaus von bestimmten microRNAs in den Zellen, wie verändert sich die Differenzierung Schritt voran. MicroRNAs oder miRNAs sind kleine RNA-Moleküle, die keine Proteine Kodieren, sondern führen eine regulatorische Rolle in mehrere intrazelluläre Prozesse.

Forscher am Zentrum für Zell-Basierte Therapie (CTC) in Ribeirão Preto, im Bundesstaat São Paulo, haben nun untersucht die Arbeitsweise von 31 miRNAs beobachtet in der menschlichen Wirtschafts-und sozialräte und identifizierten Signalwege, die in beiden Pluripotenz und Differenzierung. Die Entdeckung eröffnet neue Perspektiven für die Forschung in dem Bereich.

Die Studie wurde unterstützt von São Paulo Research Foundation—FAPESP, und die Ergebnisse sind veröffentlicht in der Stammzellforschung & Therapie. CTC ist ein Forschungs -, Innovations-und Verbreitungs-Center (RIDC), gefördert von FAPESP und bewirtet durch die Universität von São Paulo (USP).

„Basierend auf diesen Informationen, können wir denken über die Entwicklung von Medikamenten zur Erleichterung der Züchtung von Zellen im Labor und sogar machen Sie regredieren auf die früheste Entwicklungsphase, als naiv bezeichnet. Ihre Fähigkeit zu stammen, jede Art von Gewebe ist mehr auf die Bühne“, sagte Rodrigo Alexandre Panepucci, ein Forscher an der Ribeirão Preto Blood Center und principal investigator der Studie.

Nach Panepucci, die menschliche embryonische Stammzellen (ESCs) verwendet in der wissenschaftlichen Forschung sind in der Regel in der Mittelstufe Entwicklung grundiert Pluripotenz, wenn diese noch nicht differenziert, sondern sind grundiert, d.h., einen Schritt näher, vorausgesetzt, eine deutliche Zell-Identität. In dieser Phase, Sie sind weniger vielseitig als Maus ESCs, die sind in der Regel isoliert, wenn die Zellen sind naiv und daher weit verbreitet als Forschungs-Modell.

„Interesse an der Arbeit mit den naiven Phänotyp ist stark, weil naive Zellen in der Lage sind, stammen auch Gameten [Eizellen und Spermien]. Grundiert Zellen nicht“, Panepucci sagte.

Large-scale-Analyse

MiRNAs komplementäre Nukleotid-Sequenzen, so können Sie binden an boten-RNAs und brechen Sie down oder verhindern die übersetzung in Proteine. Eine Zunahme der Zellen miRNA-expression, die daher bedeutet, dass ein Prozess wird gehemmt. Ermittlung der Prozess ist keine einfache Aufgabe, jedoch.

„Eine einzelne miRNA kann in der Lage sein zu binden, um Hunderte oder Tausende von messenger-RNAs. Dies kann Auswirkungen auf mehrere Ziele in einem Signalweg und haben eine weit reichende biologische Wirkung,“ Panepucci erklärt.

Die Untersuchung dieser Moleküle in funktioneller Hinsicht erfordert Bioinformatik-Werkzeuge, die die Verarbeitung von großen Mengen von Daten. Der CTC-Gruppe entschied sich für das high-content-screening (HCS), eine automatisierte Fluoreszenz-Mikroskopie, die Analyse von tausenden von Bildern, um herauszufinden, wie die miRNAs reguliert die ESC-Phänotypen.

Die Zellen wurden kultiviert und in 96-well-Platten, mit einer anderen synthetischen miRNA in jeder Platte. Nach der Kultur für drei bis vier Tage, automatisierte Bilderfassung und-Analyse wurden durchgeführt, um zu evaluieren, die Auswirkungen auf die Pluripotenz Aufrechterhaltung und Differenzierung.

„Wir verwendeten Fluoreszenz-Mikroskopie erhalten Sie Tausende Bilder von den Zellen. Basierend auf unserer Analyse des Materials haben wir festgestellt, multiparameter-Phänotyp-profile um festzustellen, das Stadium der Pluripotenz der Zellen und der Wirkung der miRNAs. Aus Hunderten von morphologischen Parameter beobachtet in den Bildern, die wir ausgewählt haben etwa zehn, die es ermöglichte, uns zu klassifizieren und den Grad der Differenzierung der ESCs,“ Panepucci sagte.

Die Forscher haben gemessen, in der jedes gut, das Niveau der beiden Proteine gefunden werden Pluripotenz-Marker, OCT4 und cyclin B1. Je mehr dieser Moleküle exprimiert werden, die größer die Zelle Pluripotenz.

Die miRNAs, die eine ähnliche Wirkung wie in WSR wurden dann gruppiert und hierarchisierte mit einer clustering-Technik, die es ermöglichte den Forschern zu organisieren, die große Volumen von Daten, die aus der Analyse und der Signalweg, mit dem jede Gruppe von miRNAs beteiligt war.

„Wir ausgewählte miR-363-3p für weitere detaillierte Studie, weil es deutlich dazu beigetragen, Pluripotenz-Wartung“, Panepucci sagte. „Wir haben gezeigt, dass es hemmt die Differenzierung durch Abbau der messenger-RNA kodiert für das protein NOTCH1.“

Der Notch-Signalweg ist wichtig für die interzelluläre Kommunikation, Einbeziehung von gen-regulation Mechanismen, die Steuerung mehrerer Differenzierung Prozesse während der embryonalen und adulten Leben. Mutationen in Genen, die Notch-Signalweg-Komponenten zugrunde liegen, einige Krankheiten.

Nach Panepucci, verbindungen, die hemmen die NOTCH1-vermittelten Signalweg könnte Werkzeuge zu modulieren ESC Pluripotenz und auch diese Zellen regress zu der naiven Stufe, bei denen eine hohe OCT4 und anderen Pluripotenz-Faktoren vorhanden sind.

„Ein Verständnis für diese Pluripotenz Regulationsmechanismen nehmen können, Forschung auf Wirtschafts-und sozialräte auf eine neue Ebene, als auch in der Forschung an iPSCs [, induzierte pluripotente Stammzellen, die aus Erwachsenen Patienten Zellen geändert, in der Labor], auf denen die Zukunft der zellulären Therapie hängt davon ab,“ Panepucci sagte.