Scripps研究科学家将皮肤细胞转化为击败心脏细胞

拉霍亚,加州—Scripps研究所科学家将成人皮肤细胞直接转化为有效地击打心脏细胞,而无需先通过产生胚胎状干细胞的费力过程。强大的一般技术平台可能导致新的疾病和涉及细胞丧失或损伤的伤害,如心脏病,帕金森’s, and Alzheimer’s disease.

该工作于2011年1月30日出版,在线发布,在线问题 自然细胞生物学.

“这项工作代表了干细胞重编程的新范式,”Scripps Research副教授盛鼎,博士,博士,谁领导了这项研究。“我们希望它有助于克服目前与某些类型的干细胞疗法相关的主要安全和其他技术障碍。”

制作干细胞

随着人体的发展,胚胎状干细胞通过称为分化的过程繁殖并将其自身变为更成熟的细胞类型,产生所有体’S不同的细胞类型和组织。然而,通过胚胎阶段,人体能够产生新细胞的能力有限,以取代已丢失或损坏的能力。

因此,科学家一直在努力发展方式“reprogram”成年人细胞回到更常规的胚胎或多能,状态,它们能够分成它们,然后转变为任何体’S细胞类型。使用这些技术,科学家们旨在患有患者’S自己的细胞,说皮肤细胞,将它们改为心脏或脑细胞,然后将它们插入患者以固定受损的组织。 2006年,日本科学家们报道,通过将一组四个基因插入细胞,它们可以简单地重新编程小鼠皮肤细胞变得多能。

虽然该技术产生这些细胞,称为诱导多能干(IPS)细胞,代表一个主要的提前,在它可以适应疗法之前克服一些障碍。

“生成IPS细胞需要很长时间,然后将它们区分成组织特异性功能细胞类型,” said Ding, “and it’是一个繁琐的过程。此外,您生成的不是理想的。”

具体而言,科学家们需要大约两到四周的时间为从皮肤细胞创建IPS细胞,并且该过程远非有效,只有一个细胞,数以千计的措施使得完全转变。此外,一旦科学家获得IPS细胞,它们就必须通过诱导IPS细胞来区分所需类型的细胞的棘手程序,这需要另外两到四周。

此外,从IPS细胞产生成熟细胞的过程不是万无一失的。例如,当科学家诱导IPS细胞成为心脏细胞时,所得细胞是心脏细胞和一些次次IPS细胞的混合。科学家们担心将这些新的心脏细胞(以及剩余的多能细胞)给患者可能是危险的。当在小鼠中注射多能细胞时,它们会导致癌症状生长。

由于这些问题,Ding和同事决定通过完全绕过IPS阶段并直接从一种成熟细胞(皮肤细胞)到另一类(心脏细胞)来试图调整过程。

绕过干细胞阶段

该团队介绍了最初用于使IPS细胞进入成人皮肤成纤维细胞的同一四种基因,而是让基因在细胞中连续活跃几周,但在几天后,它们在细胞之前关闭了他们的活动变成了IPS细胞。一旦四个基因关闭,科学家们向细胞发出了信号,使它们变成心脏细胞。

“在11天内,我们从皮肤细胞到击败菜肴的心脏细胞,” said Ding. “看起来是惊人的。”

丁指向“议定书”从根本上与其他科学家过去所做的事情不同,并且给予细胞不同类型的信号可以将它们变成脑细胞或胰腺细胞。

“这就像发射火箭,” he said. “到目前为止,人们认为你需要先将火箭纳在月球上,然后从那里到那里你可以去其他星球。但是在这里,我们展示了在发布后,您可以将火箭重定向到另一个星球,而无需首先去月球。这是一个完全新的范式。”

除了更好地理解干细胞的基本生物学之外,下一步骤将进一步改变该技术,以除去插入四种基因的需要,该基因已与癌症的发育联系起来。因此,许多科学家在内的科学家(包括Ding)一直在努力在不使用这些基因的情况下开发IPS细胞的新技术。这已经证明很难。但是通过绕过IPS细胞阶段的新协议,需要基因缩短时间更短。

“在这么短的时间内行动更容易更换,” Ding noted.

除了丁,作者的论文,“使用直接重编程策略将小鼠成纤维细胞转化为心肌细胞,”是JEM A. EFE,Simon Hilcove,Janghwan Kim和Scrifls Research的Hongyan Zhou,Canifornia大学的Kunfu Ouyang,Gang Wang和Ju Chen。

该研究由加州再生医学研究所,命运治疗学和Esther B. o的Scripts研究所资助’Keeffe Foundation.

关于Scripps研究所

Scripps研究所是世界之一’最大的独立,非营利生物医学研究组织,以基本生物医学科学的最前沿,寻求理解最基本的生活过程。 Scripps Research在国际免疫学,分子和细胞生物学,化学,神经科学,自身免疫,心血管和传染病以及合成疫苗发育中得到国际认可。 Scripps Research目前聘请了由慈善家Ellen Browning Scripps成立的Scripps代谢诊所的机构,目前雇用了大约3,000名科学家,博士后研究员,科学和其他技术人员,博士学位研究生和行政和技术支持人员。该研究所总部位于加利福尼亚州的拉霍亚,还包括斯克里普斯佛罗里达州,其研究人员侧重于基础生物医学科学,药物发现和技术发展。 Scripps Florida位于佛罗里达州木星。有关更多信息,请参阅 www.scripps.edu. .



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