Aus Stammzellen bilden Wissenschaftler reine Vorläuferzellen für Leber und Pankreas

Eine neue Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Zellstammzelle, beschreibt, wie Wissenschaftler eine Möglichkeit entwickelt haben, aus menschlichen pluripotenten Stammzellen hochgesuchte Populationen einer reinen gewebsspezifischen Zelle zu produzieren.

Menschliche pluripotente Stammzellen (hPSCs) sind Vorläuferzellen, die mehr als 200 verschiedene Zelltypen im menschlichen Körper produzieren können. Sie sind vielversprechend für die regenerative Medizin und das Drogenscreening. Die Idee ist, durch Manipulieren dieser Vorläuferzellen eine Reihe reiner Gewebetypen erzeugen zu können.

Es erweist sich jedoch als sehr schwierig, große Mengen von reinen, nicht-gefärbten, gewebsspezifischen Zellen aus hPSCs zu erhalten. Ein Teil des Problems besteht darin, sicherzustellen, dass sie hochspezifische Signale erhalten, die sie nicht zu Pfaden führen, die zu einer Reihe anderer Gewebearten führen.

Nun hat ein Team des Genome Institute of Singapore (GIS) in der Agentur für Wissenschaft, Technologie und Forschung (A * STAR) eine neue Methode entwickelt, um hPSCs dazu zu bringen, hochreine Populationen von Endoderm, einem wertvollen Zelltyp, zu produzieren Aufstieg zu Organen wie der Leber und der Bauchspeicheldrüse, bringt den Tag näher, an dem Stammzellen in klinischen Umgebungen verwendet werden können.

Das Team entwickelt eine Signal-Roadmap, um hPSCs in reine Entodermzellen zu überführen

Einer der Studienleiter ist Dr. Bing Lim, leitender Gruppenleiter und stellvertretender Direktor der Krebs-Stammzellbiologie am GIS. Er und seine Kollegen entwickelten eine hoch systematische und neuartige Screening-Methode.

Die Methode nährt Proteine ??und Signalstoffe, die die Bildung eines einzigen gewünschten Zelltyps fördern, während sie gleichzeitig diejenigen blockieren, die die Entwicklung unerwünschter Zelltypen fördern.

Sie fanden heraus, dass eine Kombination von Signalen dazu beiträgt, hPSCs zu reinen Populationen von Endodermzellen zu überreden. Ihre Arbeit hat effektiv eine "Signalisierungs-Roadmap" für die beteiligten Wege hervorgebracht.

Die Studie zeigt auch neue Erkenntnisse darüber, wie Zellschicksale während der Stammzelldifferenzierung entschieden werden.

Die Autoren schreiben:

"Wir blockierten systematisch alternative Schicksale über mehrere aufeinanderfolgende Bifurkationen hinweg, wodurch mehrere hPSC-Linien effizient in Endoderm und seine Derivate unterschieden wurden."

Das Team produziert auch ein Modell von 'inaktiven Enhancern'

Das Team verwendete dann die Sequenzierung und Bioinformatik der nächsten Generation, um wichtige genetische Elemente, die die Zelldifferenzierung steuern könnten, genau zu identifizieren.

Sie fanden schlummernde DNA-Stücke - bekannt als Enhancer, die aktiv werden und benachbarte Gene einschalten, wenn hPSCs differenzieren - waren bereits in den vordifferenzierten Zellen konfiguriert.

Tatsächlich fanden sie eine große Obermenge dieser "inaktiven Enhancer", die alle in der Lage sind, bei der Differenzierung in einen aktiven Zustand überzugehen.

Daher bietet die Studie nicht nur eine Signal-Roadmap, sondern auch ein umfassendes Modell, wie Enhancer die Zelldifferenzierung regulieren. Dies sollte eine sehr nützliche Ressource für Stammzellforscher sein.

Thomas Graf, Professor und Koordinator des Programms für Differenzierung und Krebs am Zentrum für Genomregulation in Barcelona, ??Spanien, kommentiert die Studie:

"Mit dieser neuen Strategie zeigt die Arbeit auf anschauliche Weise, wie sich hPSCs bei hohen Effizienzen in die Endodermzellen differenzieren lassen. Die beschriebene Strategie sollte auf andere gewünschte Zelltypen breiter anwendbar sein."

Dr. Lim fügt hinzu:

"Dieser beispiellose Zugang zu einer hochreinen Population endodermaler Zellen zieht Pharmaunternehmen an, die daran interessiert sind, menschliche Leberzellen weiter dazu zu bringen, Drogentoxizitäten zu testen."

Inzwischen hat eine andere Gruppe von Forschern in Schweden Erfolg bei der Entwicklung eines neuen Weges zur Steigerung der Versorgung mit embryonalen Stammzellen berichtet. Sie sagen, dass ihre Methode qualitativ hochwertige menschliche embryonale Stammzellen in großem Maßstab produzieren könnte, ohne Embryonen zu zerstören.

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