Ähnlichkeiten zwischen adulten und embryonalen Stammzellen

Forscher haben sich seit 2007 gefragt, ob humane induzierte pluripotente Stammzellen genauso funktionieren wie embryonale Stammzellen, die aus Embryonen im Primärstadium stammen. Obwohl beide Zelltypen in jede Zelle im Körper differenzieren können, weisen ihre Ursprünge im embryonalen und erwachsenen Gewebe darauf hin, dass sie nicht gleich sind.
Obwohl beide ein großes Potenzial in grundlegenden biologischen Untersuchungen zusätzlich zur Zell- und Gewebeersatztherapie haben, hat die neuere Form, die IPS-Zellen (induzierte pluripotente Stammzellen) genannt, zwei Vorteile. Ein Vorteil besteht darin, dass sie, da sie keine Embryonen benötigen, weniger ethischen Einschränkungen unterliegen. Der andere Vorteil ist, dass sie bei Zellersatztherapien hilfreicher sein können - eine Immunabwehr würde vermieden, da sie aus den eigenen Zellen des Patienten gezogen werden. Dies kann jedoch nicht als identisch angesehen werden, bis gezeigt wurde, dass IPS-Zellen gleiche Merkmale wie embryonale Stammzellen aufweisen.
In einer online veröffentlichten Studie in Natur MethodenWissenschaftler an der Universität von Wisconsin-Madison zeigen die erste vollständige Messung der Proteine, die von beiden Arten von Stammzellen erzeugt werden.
Joshua Coon, ein Associate Professor für Chemie und Biomolekulare Chemie, der das Projekt leitete, erklärte:

"In einer Studie, die vier embryonale Stammzellen und vier IPS-Zellen untersuchte, erwiesen sich die Proteine ??zu 99 Prozent als ähnlich.
Wir haben RNA, Proteine ??und Strukturen der Proteine ??untersucht, die ihre Aktivität regulieren, und eine erhebliche Ähnlichkeit zwischen den beiden Stammzelltypen festgestellt. "

Proteine ??sind komplizierte Moleküle, die von Zellen für unzählige strukturelle und chemische Zwecke erzeugt werden. Über 6.000 einzelne Proteine ??wurden von den Forschern mit hochgenauer Massenspektrometrie gemessen, einer Methode, die Masse als ersten Schritt zur Identifizierung von Proteinen misst.
Doug Phanstiel, der derzeit an der Stanford University arbeitet und zusammen mit Justin Brumbaugh an dem Projekt als Doktorand an der UW-Madison arbeitete, sagte:

"Diese Studie ist der erste umfassende Vergleich von Proteinen
in den beiden Stammzelltypen. "

Phanstiel, als er sich auf die Untersuchung der Proteine ??bezog, die eine Zelle produziert, sagte:

"Aus biologischer Sicht ist es neu, dass dies der erste proteomische Vergleich von embryonalen Stammzellen und IPS-Zellen ist."

Im Wesentlichen hat jede Zelle im Körper die Gene, um jedes Protein herzustellen, das der Körper braucht, aber Zellen machen nur die Proteine, die ihre eigene biologische Rolle fördern. Zellen regulieren die Bildung und Aktivität von Proteinen auf drei Arten:

• Erstens durch die Kontrolle der Produktion von RNA, einem Molekül, das den DNA-Code in proteinbildende Strukturen überführt.
• Zweitens, durch Kontrolle der Menge jedes hergestellten Proteins.
• Drittens, indem dem Protein Strukturen hinzugefügt werden, die regulieren, wann es aktiv sein wird.

Phanstiel erklärte:

"Die neue Studie hat jede dieser Aktivitäten gemessen. Und weil wir vier Zeilen jeder Art von Stammzellen verglichen haben und die Vergleiche dreimal durchgeführt wurden, sind die Statistiken extrem robust."

Coon, der mit dem UW-Madison-Stammzellpionier James Thomson an dem Projekt arbeitete, sagte:

"Der neue Bericht legt nahe, dass sich embryonale Stammzellen und IPS-Zellen ziemlich ähnlich sind. Nach einigen Messungen war die Proteinproduktion einer embryonalen Stammzelle näher an der einer IPS-Zelle als an einer zweiten embryonalen Stammzelle.
Die Fähigkeit, Proteine ??so detailliert zu messen, ergab sich aus verbesserten Methoden zur Messung der Masse.
Neue technische Entwicklungen, die sowohl die Messung der Masse eines Proteins - bis zur dritten oder vierten Dezimalstelle - als auch den Vergleich der Proteine ??von bis zu acht verschiedenen Zelllinien gleichzeitig ermöglichen, erlaubten diesen wichtigen Vergleich erstmals.
Die Studie ist nicht das letzte Wort bei der Bestimmung der Ähnlichkeit der beiden Arten von pluripotenten Stammzellen. "

Da klinische Verwendungen beider Arten von Stammzellen erfordern, dass sie in spezialisiertere Zellen transformiert werden, müssen die Forscher immer noch mehr über die Proteinproduktion verstehen, nachdem eine Stammzelle zum Beispiel in eine Neuron- oder Herzmuskelzelle differenziert wurde.
Coon erklärt:

"Diese Technologie ist nun gut positioniert, um zu untersuchen, wie eng sich die Moleküle in diesen vielversprechenden Zellen verändern, nachdem sie in die Zellen differenziert wurden, die die Arbeit in unserem Körper leisten - ein entscheidender nächster Schritt in der regenerativen Medizin."

Geschrieben von Grace Rattue