211service.com
Ādas šūnas pārvērtās par smadzeņu šūnām
Saskaņā ar jauniem pētījumiem ādas šūnas, ko sauc par fibroblastiem, var ātri un efektīvi pārveidot par neironiem, veicot tikai dažus ģenētiskus pielāgojumus. Pārsteidzoši vienkāršā konversija, kas neprasa šūnu atgriešanu embrionālā stāvoklī, liecina, ka diferencētas pieaugušo šūnas ir daudz elastīgākas, nekā tika uzskatīts iepriekš.
Šūnu transformācija: Trīs gēnu kokteilis var pārveidot ādas šūnas neironos (šeit parādīts sarkanā krāsā).
Ja pētījums, kas publicēts žurnālā Daba vakar var atkārtot cilvēka šūnās, tas nodrošinātu vienkāršāku metodi aizstājējneironu ģenerēšanai no atsevišķiem pacientiem. Smadzeņu šūnas, kas iegūtas no ādas transplantāta, būtu ģenētiski identiskas pacientam un tādējādi novērstu imūnās atgrūšanas risku — šādu pieeju kādu dienu varētu izmantot Parkinsona slimības vai citu neirodeģeneratīvu slimību ārstēšanai.
Ir gandrīz biedējoši redzēt, cik elastīgi ir šie šūnu likteņi, saka Mariuss Vernigs , Stenfordas Cilmes šūnu bioloģijas un reģeneratīvās medicīnas institūta biologs, kurš vadīja pētījumu. Jums ir nepieciešami tikai daži faktori, un četru līdz piecu dienu laikā jūs redzat neironu īpašību pazīmes šajās šūnās.
Pirms trim gadiem zinātnieki satricināja cilmes šūnu lauku, demonstrējot, kā atgriezt pieaugušās šūnas embrionālajā stāvoklī, izmantojot tikai četrus ģenētiskos faktorus. Pētījumi par šīm šūnām, kas pazīstamas kā inducētās pluripotentās cilmes šūnas (iPS šūnas), kopš tā laika ir eksplodējuši visā pasaulē. IPS šūnas var diferencēt jebkura veida šūnās, un tām ir milzīgs solījums zāļu skrīningam un audu aizstāšanas terapijām. Zinātnieki tagad mēģina turpināt šo jaunatklāto šūnu elastību, pārvēršot pieaugušas šūnas tieši no viena veida citā.
2008. gadā Dags Meltons , Cjao Džou , un kolēģi no Hārvardas universitātes parādīja, ka ir iespējams pārveidot viena veida aizkuņģa dziedzera šūnas citā, kas kādu dienu varētu palīdzēt cilvēkiem ar cukura diabētu. Jaunais pētījums parāda dramatiskāku transformāciju - ādas šūnu pārvēršanu neironos. Tas ir īpaši iespaidīgi, jo abu veidu šūnu izcelsme atšķiras ļoti agrīnā embrija attīstībā. (Iepriekšējie pētījumi liecina, ka neironus varētu veidot no muskuļu un kaulu smadzeņu šūnām, taču šūnu liktenis procesa beigās bija neskaidrāks.)
Lai izveidotu spēcīgu molekulāro kokteili, zinātnieki sāka ar 20 gēniem, kuriem ir zināma nozīme nervu attīstībā un kas tika atrasti tikai smadzenēs. Visi atlasītie gēni bija transkripcijas faktori, kas saistās ar DNS un regulē citu gēnu ekspresiju. Izmantojot vīrusus, lai ievadītu katru gēnu ādas šūnās, kas aug traukā, komanda atklāja, ka vienam gēnam ir spēja pārvērst ādas šūnas par nenobriedušiem neironiem. Pēc citu gēnu testēšanas kombinācijā ar aktīvo, zinātnieki atklāja trīs gēnu kombināciju, kas varētu efektīvi un ātri pārvērst ādas šūnas neironos.
Iegūtajās šūnās ir visas neironu raksturīgās pazīmes – tās ekspresē neironiem raksturīgus gēnus, tām ir raksturīga neironu sazarojuma forma, un tās var veidot elektriski aktīvus savienojumus gan savā starpā, gan ar parastajiem neironiem, kas savākti no smadzenēm. Daudzi cilvēki domāja, ka šūnas šādā veidā pārveidot nav iespējams, saka Džou. Tas, ka jūs varat tos pārvērst tik ātri un efektīvi, ir diezgan pārsteidzoši.
Verniga komanda tagad mēģina atkārtot šo parādību cilvēka šūnās. Ja mēs to varam paveikt, tas paver durvis uz veselām neatzīmētām teritorijām, viņš saka. Tad mēs varam iegūt neironus no pacienta ādas šūnas, kas apiet sarežģīto iPS šūnu procesu. Viņš saka, ka IPS šūnu augšana var būt sarežģīta, un process ilgst četras līdz sešas nedēļas.
Atliek noskaidrot, kura pieeja dažādās situācijās darbosies vislabāk. Viena no iPS šūnu priekšrocībām ir tā, ka tās var saražot vairāk pašas, un tāpēc tās var audzēt bezgalīgi un lielos daudzumos, saka. Šens Dings , biologs Scripps pētniecības institūtā La Jolla, Kalifornijā, kurš nebija iesaistīts pašreizējā pētījumā.
Tāpat vēl nav īsti skaidrs, kā notiek pēdējā darbā atklātā ievērojamā transformācija. Ģenētiski identiskām šūnām var būt ļoti atšķirīga identitāte, pateicoties epiģenētikai, kas attiecas uz dažādiem mehānismiem, kas šūnai ir DNS iesaiņošanai. Šis iepakojums regulē, kuri gēni ir viegli pieejami un aktīvi šūnā, kas savukārt nosaka, vai tā kļūst par ādas šūnu, sirds šūnu vai smadzeņu šūnu.
Kopumā zinātnieki domā, ka dažādās pārprogrammēšanas receptēs izmantotie transkripcijas faktori maina šo DNS iepakojumu. Mums ir vajadzīga patiesa epiģenētiska un molekulāra izpratne par mehānismu, lai saprātīgāk manipulētu ar sistēmu, saka Džou.
Tiešās pārprogrammēšanas pamatā esošie mehānismi var izrādīties sarežģītāki nekā iPS šūnu pārprogrammēšanā. Pieaugušo šūnu pārvēršana embrionālā stāvoklī var vienkārši ietvert epiģenētisko marķieru noņemšanu. Bet, tieši pārprogrammējot no vienas somatiskās šūnas uz citu, jūs nevarat nejauši noņemt epiģenētiskās zīmes, saka Džou. Daži ir jānoņem un daži jāpievieno, un daudzi jāsaglabā neskarti. Galvenais ir apzināties, ko atstāt mierā un kuru mainīt.
Pirms tehnoloģiju varēs pārbaudīt cilvēku terapijā, pētniekiem, visticamāk, būs jāatrod ķīmisko vielu kombinācija, kas var sasniegt tādus pašus rezultātus kā pētījumā izmantotie gēni, jo ģenētiski modificētas šūnas var saturēt zināmu vēža risku (zinātnieki to jau ir panākuši iPS šūnas). Pētniekiem būs arī jāpierāda, ka šūnas var pareizi darboties, kad tās tiek pārstādītas smadzenēs – Vernigs tagad plāno to pārbaudīt ar pelēm, kurām ir Parkinsona slimībai līdzīga slimība.
Pētījums, iespējams, arī izraisīs šūnu likteņa pārdomāšanu. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka epiģenētiskās modifikācijas ir ārkārtīgi stabilas, saka Vernigs. Pirms aitas Dollijas vai iPS šūnām cilvēki uzskatīja, ka epiģenētiskās modifikācijas bija neatgriezeniskas — tās, tiklīdz tās tika noteiktas izstrādes laikā, nebija maināmas. Bet tā absolūti nav taisnība.