Bij herprogrammering van alleen cellen worden huidcellen van mens en muis omgezet in neuronen

Bij herprogrammering van alleen cellen worden huidcellen van mens en muis omgezet in neuronen

Anonim

van Cell Press

Image

Twee laboratoria in China zijn er onafhankelijk in geslaagd huidcellen om te zetten in neuronen met alleen een cocktail van chemicaliën, waarbij de ene groep menselijke cellen van gezonde individuen en Alzheimer-patiënten gebruikt, en de andere groep cellen van muizen. De twee studies versterken het idee dat een zuiver chemische aanpak een veelbelovende manier is om onderzoek naar celherprogrammering op te schalen dat de technische uitdagingen en bezorgdheid over de veiligheid in verband met de meer populaire methode voor het gebruik van transcriptiefactoren kan voorkomen. Beide kranten verschijnen op 6 augustus in het tijdschrift Cell Stem Cell .

Een van de uitdagingen om cellen te dwingen hun identiteit te veranderen, is dat de cellen waarmee je eindigt er normaal uit kunnen zien, maar andere interne activiteiten hebben dan hun natuurlijk tegenhangers. De twee artikelen leveren bewijs dat vergelijkbare genexpressie, actiepotentialen en synapsvorming kunnen worden gedetecteerd in door transcriptie-factor geïnduceerde neuronen als die gegenereerd door de chemische cocktails. (Beide groepen gebruikten mengsels van zeven kleine moleculen, maar verschillende recepten - gedetailleerd beschreven in het gedeelte met aanvullende informatie van elk artikel - omdat ze zich op verschillende soorten concentreerden.)

"We hebben geconstateerd dat het conversieproces dat wordt veroorzaakt door onze chemische strategie gepaard gaat met de down-regulatie van [huidcel] specifieke genen en de verhoogde expressie van neuronale transcriptiefactoren, " zei co-auteur Jian Zhao van de Shanghai Institutes. voor biologische wetenschappen en Tongji University. "Door het coördineren van meerdere signaalroutes, moduleren deze kleine moleculen genexpressie van neuronale transcriptiefactoren en bevorderen daardoor de overgang van neuronale cellen." De auteurs voegen eraan toe dat de directe conversie een proliferatieve tussenliggende progenitor-fase omzeilt, die veiligheidsproblemen veroorzaakt door andere herprogrammeermethoden omzeilt.

Image

Het papier van Zhao, mede geleid door celbioloog Gang Pei, laat ook zien dat het pure chemische protocol kan worden gebruikt om neuronen te maken uit de huidcellen van Alzheimer-patiënten. Het meeste werk met stamcellen van patiënten is gedaan met behulp van transcriptiefactoren - moleculen die beïnvloeden welke genen in een cel tot expressie worden gebracht - om geïnduceerde pluripotente stamcellen te creëren. Herprogrammering van chemische cellen wordt gezien als een alternatief voor ziektemodellering of zelfs potentiële celvervangingstherapie van neurologische aandoeningen, maar het "proof-of-concept" is nog steeds in opkomst.

"In vergelijking met het gebruik van transgene herprogrammeerfactoren zijn de kleine moleculen die in deze chemische benadering worden gebruikt, celdoorlatend; kosteneffectief; en gemakkelijk te synthetiseren, te bewaren en te standaardiseren; en hun effecten kunnen omkeerbaar zijn", zegt muisstudie co- auteur Hongkui Deng van het Peking University Stem Cell Research Center. "Bovendien kan het gebruik van kleine moleculen worden verfijnd door hun concentraties en duur aan te passen, en de aanpak omzeilt de technische uitdagingen en veiligheidsproblemen van genetische manipulaties, die veelbelovend kunnen zijn in hun toekomstige toepassingen."

Deng werkte vier jaar samen met Zhen Chai en Yang Zhao, ook van de Universiteit van Peking, om de kleine moleculen te identificeren die chemisch geïnduceerde muisneuronen konden creëren. Onderzoekers waren al jaren in de buurt, maar een transcriptiefactor was altijd nodig om de transformatie te voltooien. Via vele chemische schermen identificeerden ze het belangrijkste ingrediënt, I-BET151, dat werkt om transcriptie in huidcellen te onderdrukken. Ze vonden vervolgens de juiste stappen en voorwaarden om de neuronen na transformatie te laten rijpen.

De auteurs van beide artikelen willen meer weten over de biologie achter chemisch geïnduceerde herprogrammering en de protocollen efficiënter maken. Hoewel hun succes veelbelovend is, zijn er nog een aantal hindernissen die moeten worden genomen.

"We hopen in de toekomst dat de chemische benaderingen robuuster zouden zijn bij het induceren van functionele volwassen neuronen, " zegt Deng. "Bovendien proberen we specifieke neuronale subtypen en patiëntspecifieke functionele neuronen voor translationele geneeskunde te genereren met behulp van pure chemicaliën."

Jian Zhao, van de menselijke studie, zegt: "Het zou mogelijk moeten zijn om verschillende subtypen neuronen te genereren met een vergelijkbare chemische aanpak, maar met licht gewijzigde chemische cocktails." Ze voegt eraan toe: "Er moet ook worden onderzocht of functionele neuronen kunnen worden veroorzaakt door chemische cocktails in levende organismen met neurologische aandoeningen of letsel."