Vědci objevili „dynamitový“ způsob, jak vymazat paměť buňky, aby se zlepšilo její přeprogramování na kmenovou buňku

Nová metoda přeprogramování lidských buněk tak, aby lépe napodobovaly embryonální kmenové buňky.

V průlomové studii zveřejněné 16. srpna v časopise PřírodaAustralští vědci vyřešili dlouhodobý problém v regenerativní medicíně. Vyvinuli novou metodu pro přeprogramování lidských buněk tak, aby lépe napodobovaly embryonální kmenové buňky, s hlavními důsledky pro biomedicínské a terapeutické použití. Tým výzkumníků vedli profesor Ryan Lister z Institutu lékařského výzkumu Harryho Perkinse a University of Western Australia a profesor Jose M Polo z Monash University a University of Adelaide.

Historie a výzvy přeprogramování buněk

V revolučním pokroku v polovině roku 2000 bylo objeveno, že nereproduktivní dospělé buňky v těle, nazývané „somatické“ buňky, mohou být uměle přeprogramovány do stavu podobného embryonálním kmenovým (ES) buňkám, které mají schopnost porodit jakoukoli A buňku těla.

Transformační schopnost uměle přeprogramovat lidské somatické buňky, jako jsou kožní buňky, na takzvané indukované pluripotentní kmenové (iPS) buňky poskytla metodu pro v podstatě neomezené zásobování buňkami podobnými embryonálním kmenovým buňkám. To má široké uplatnění v modelování onemocnění, screeningu léků a buněčných terapiích.

„Přetrvávajícím problémem konvenčního procesu přeprogramování je však to, že iPS buňky si mohou uchovat epigenetickou paměť svého původního somatického stavu, stejně jako další epigenetické abnormality,“ řekl profesor Lister. „To může vytvořit funkční rozdíly mezi buňkami iPS a embryonálními kmenovými buňkami, které mají napodobovat, a specializovanými buňkami z nich později odvozenými, což omezuje jejich použití.“

Představujeme technologii přeprogramování TNT

Profesor José Polo, rovněž z Monash Biomedical Discovery Institute, vysvětlil, že nyní vyvinuli novou metodu zvanou transient-naive reprogramming therapy (TNT), která napodobuje resetování epigenomu buňky, ke kterému dochází ve velmi raném embryonálním vývoji. .

„To výrazně snižuje rozdíly mezi buňkami iPS a embryonálními kmenovými buňkami a zvyšuje účinnost způsobu aplikace lidských kmenových buněk,“ řekl.

Studiem toho, jak se geny somatických buněk mění během procesu přeprogramování, identifikovali, kdy se objevily epigenetické aberace, řekl Dr. Sam Buckberry, počítačový vědec z Harry Perkins Institute, UWA a Telethon Kids Institute a spoluautor studie. . a představil nový krok resetování epigenomu, aby se jim zabránilo a vymazání paměti.

Nové lidské TNT-iPS buňky jsou více podobné lidským embryonálním kmenovým buňkám – jak z molekulárního, tak funkčního hlediska – než těm, které byly vyrobeny pomocí konvenčního přeprogramování, řekl Dr. Xiaodong Liu, vědec na kmenové buňky, který také vedl výzkum.

Zlepšené výsledky s metodou TNT

Dr Daniel Pope, buněčný biolog z University of Western Australia, Harry Perkins Institute a spoluprvní autor, řekl, že iPS buňky vytvořené pomocí TNT metody se diferencovaly na mnoho dalších buněk, jako jsou neuronální progenitorové buňky, lépe než buňky Indukované pluripotentní kmenové generované pomocí standardní metody.

Student Monash University a první spoluautor Jia Tan řekl, že metoda TNT týmu byla dynamit.

„Řeší problémy spojené s konvenčně produkovanými indukovanými pluripotentními kmenovými buňkami, které, pokud nebudou řešeny, mohou mít vážné důsledky pro buněčné terapie v dlouhodobém horizontu,“ řekl.

Důsledky a budoucí výzkum

Profesor Polo řekl, že navzdory tomuto průlomu nejsou přesné molekulární mechanismy, které jsou základem aberací epigenomu iPS, a jejich korekce plně známy. K jejich pochopení je potřeba další výzkum.

„Očekáváme, že přeprogramování TNT vytvoří nový standard pro buněčné terapie a biomedicínský výzkum a významně posouvá jejich pokrok,“ řekl profesor Lister.

Reference: „Naivní přechodné přeprogramování funkčně a geneticky koriguje buňky hiPS“ od Sam Buckberry, Xiaodong Liu, Daniel Poppe, Jia Ping Tan, Guizhi Sun, Joseph Chen, Trung Viet Nguyen, Alex de Mendoza, Jahnvi Pflueger, Thomas Frazer, Dulce B. Vargas-Landin, Jacob M. Paynter, Nathan Smits, Ning Liu, John F. Ouyang, Fernando J. Rosselló, Hon S. Chi, Owen JL Rackham, Andrew L. Laslett, James Breen, Jeffrey J. Faulkner, Christian M. Nefzger, Jose M. Polo a Ryan Lister, 16. srpna 2023, k dispozici zde. Příroda.
doi: 10.1038/s41586-023-06424-7

Do projektu kolaborativního výzkumu byli zahrnuti i výzkumníci z Australská národní univerzitaWestlake University, Queen Mary University of London, The Mater Research Institute, The University of Queensland, Queensland Brain Institute, South Australian Institute of Health and Medical Research, Duke-NUS Medical School a CSIRO.