211service.com
Geherprogrammeerde stamcellen onthouden hun verleden
Hoewel geherprogrammeerde stamcellen - die afkomstig zijn van volledig gedifferentieerde volwassen cellen - kunnen worden getransformeerd in elk type weefsel, hebben wetenschappers nu ontdekt dat ze een herinnering bewaren aan waar ze vandaan kwamen. Dat geheugen lijkt de ontwikkeling van de cellen te beïnvloeden; geherprogrammeerde stamcellen worden gemakkelijker terug omgezet naar hun oorspronkelijke identiteit, volgens een onderzoek dat vandaag online is gepubliceerd in Natuur . De bevindingen kunnen van invloed zijn op onderzoek naar de twee belangrijkste toepassingen van geherprogrammeerde stamcellen; toenemende inspanningen om ziekten te bestuderen in cellen die afkomstig zijn van patiënten met die ziekten, en de ontwikkeling van vervangende celtherapieën.
Bot maken: Stamcellen die zijn afgeleid van de huid zijn beter in het vormen van botcellen (rechts) dan stamcellen die zijn afgeleid van bloed (links), omdat de huid nauwer verwant is aan het bot. Kolonies van botcellen worden in rood weergegeven.
Een paar jaar geleden ontwikkelden onderzoekers een manier om volwassen cellen te herprogrammeren tot stamcellen met behulp van een eenvoudige combinatie van genetische of chemische factoren, waarvoor geen embryo nodig was. Net als embryonale stamcellen kunnen deze geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS) zichzelf reproduceren en differentiëren tot zowat elk type weefsel in het lichaam. De technologie verspreidde zich snel over de hele wereld en bood een manier om stamcellen en hun potentiële therapeutische voordelen te bestuderen zonder de technische en ethische hindernissen van het gebruik van cellen afkomstig van embryo's. Maar drie jaar later duiken er nog steeds complicaties op.
Hoewel iPS-cellen alle traditionele tests van zogenaamde pluripotentie hebben doorstaan - het vermogen om te differentiëren in elk type weefsel - en genetisch identiek lijken aan embryonale stamcellen, hebben ze wel beperkingen. George Daley en zijn collega's hebben, door stamcellen van muizen te bestuderen, ontdekt dat cellen die zijn afgeleid van bloed beter in staat zijn om terug te differentiëren in bloedcellen dan in bot; die afgeleid van bot maken slechte bloedcellen en zelfs armere neuronen.
Daley's team vergeleek ook iPS-cellen van muizen met cellen die een nucleaire overdracht hadden ondergaan, de techniek die werd gebruikt om het schaap Dolly te klonen. De twee methoden activeren verschillende mechanismen om een cel terug te duwen naar een stamcelstaat, en de chemische methoden van iPS-celherprogrammering lijken minder grondig te zijn. De iPS-cellen behouden chemische modificaties op hun DNA die indicatief zijn voor hun eerdere identiteit, terwijl nucleaire overdracht de lei schoonveegt. (Het was niet mogelijk om soortgelijke experimenten met menselijke cellen te doen, omdat nog niemand menselijke cellen heeft gekloond.)
De bevindingen creëren een addertje onder het gras voor het gebruik van iPS-cellen voor fundamenteel ziekteonderzoek. Veel wetenschappers hebben huidmonsters verzameld van patiënten met verschillende ziekten, deze opnieuw geprogrammeerd naar iPS-cellen en ze vervolgens gevraagd te differentiëren in weefsels die door de ziekte zijn aangetast. Zo kunnen ze op moleculair niveau onderzoeken hoe de ziekte zich ontwikkelt. Maar als de ziekte een neurologische ziekte is, zoals Parkinson, of iets dat niet gerelateerd is aan huidweefsel, kan de variatie die optreedt als gevolg van het oorspronkelijke weefsel de effecten van de ziekte maskeren.
In termen van het ontwikkelen van vervangende celtherapieën van iPS-cellen, kan de bevinding een zegen zijn. Het is een tweesnijdend zwaard, zegt Daley. Het was een hele uitdaging om differentiatie van iPS-cellen in specifieke weefsels te maken en te sturen. Beginnen met het weefsel van interesse kan dat gemakkelijker maken, zegt hij. Om bijvoorbeeld nieuwe botcellen te laten groeien, kunnen wetenschappers beter een botbiopsie van de patiënt als uitgangsmateriaal nemen, in plaats van te beginnen met bloed of huidcellen.
Een tweede studie die vandaag online is gepubliceerd in Natuur Biotechnologie laat zien dat deze cellulaire herinneringen vervagen nadat de cellen gedurende opeenvolgende generaties zijn gegroeid. Als de cellen honderdduizenden celdelingen ondergaan, lijkt deze herinnering te verdwijnen, zegt stamcelbioloog van Harvard Konrad Hochedlinger , die de tweede studie leidde. De cellen zijn niet meer van elkaar te onderscheiden en de verschillen die we al vroeg waarnemen lijken te verdwijnen. Maar omdat uitgebreid kweken ook genetische mutaties in de cellen kan introduceren, is dit misschien geen haalbare oplossing om het cellulaire geheugen uit te wissen.
Gezamenlijk maken de onderzoeken duidelijk dat onderzoekers nog veel te begrijpen hebben over iPS-cellen. Als we om geen enkele andere reden nucleaire overdracht zouden moeten bestuderen om te bestuderen hoe de natuur zijn eigen programmering doet, zegt Evan Snyder , die het stamcel- en regeneratieve biologieprogramma leidt aan het Sanford-Burnham Medical Research Institute in La Jolla, CA. Snyder was niet betrokken bij het onderzoek. Nucleaire overdracht is een lastig proces, nooit succesvol uitgevoerd in menselijke cellen en geen waarschijnlijke kandidaat voor therapeutisch gebruik. Maar zelfs als onderzoeksinstrument is het grotendeels verdwenen en weinig laboratoria blijven het bestuderen nu ze hun eigen iPS-cellen kunnen maken.