Menschliche embryonale Stammzellen und umprogrammierte Zellen praktisch identisch

Menschliche embryonale Stammzellen und umprogrammierte Zellen praktisch identisch
Menschliche embryonale Stammzellen und umprogrammierte Zellen praktisch identisch
Anonim

Menschliche embryonale Stammzellen (ES) und adulte Zellen, die in einen embryonalen stammzellenähnlichen Zustand umprogrammiert wurden – sogenannte induzierte pluripotente Stamm- oder iPS-Zellen – weisen nur sehr wenige Unterschiede in ihren Genexpressionssignaturen auf und sind in ihren Eigenschaften nahezu nicht zu unterscheiden Chromatin-Zustand, laut Forschern des Whitehead Institute.

Die Pluripotenz von ES-Zellen hat die Begeisterung über ihre Verwendung in der regenerativen Medizin angeheizt. Während die ethischen Hürden im Zusammenhang mit der klinischen Anwendung menschlicher ES-Zellen mit der Entwicklung von Methoden zur Erzeugung von iPS-Zellen überwunden zu sein schienen, deuten neuere Forschungsergebnisse darauf hin, dass ES- und iPS-Zellen erhebliche Unterschiede in der Art der exprimierten Gensätze aufweisen.Diese Ergebnisse des Whitehead Institute sprechen dagegen und wecken Hoffnungen, dass iPS-Zellen unter den richtigen Umständen tatsächlich das klinische Versprechen h alten könnten, das ihnen früher zugeschrieben wurde.

Menschliche embryonale Stammzellen (ES) und adulte Zellen, die in einen embryonalen stammzellenähnlichen Zustand umprogrammiert wurden – sogenannte induzierte pluripotente Stamm- oder iPS-Zellen – weisen nur sehr wenige Unterschiede in ihren Genexpressionssignaturen auf und sind in ihren Eigenschaften nahezu nicht zu unterscheiden Chromatin-Zustand, laut Forschern des Whitehead Institute.

Menschliche embryonale Stammzellen (ES) und adulte Zellen, die in einen embryonalen stammzellenähnlichen Zustand umprogrammiert wurden – sogenannte induzierte pluripotente Stamm- oder iPS-Zellen – weisen nur sehr wenige Unterschiede in ihren Genexpressionssignaturen auf und sind in ihren Eigenschaften nahezu nicht zu unterscheiden Chromatin-Zustand, laut Forschern des Whitehead Institute.

iPS-Zellen werden hergestellt, indem drei Schlüsselgene in erwachsene Zellen eingeführt werden. Diese Umprogrammierungsfaktoren bringen die Zellen von einem reifen Zustand in einen flexibleren embryonalen stammzellähnlichen Zustand.Wie ES-Zellen können iPS-Zellen dann theoretisch dazu gebracht werden, zu fast jedem Zelltyp im Körper zu reifen. Im Gegensatz zu ES-Zellen werden iPS-Zellen, die einem Patienten entnommen wurden, wahrscheinlich nicht vom Immunsystem dieses Patienten abgestoßen. Dieser Unterschied überwindet eine große Hürde in der regenerativen Medizin.

"Milliarden von Dollar wurden in die Idee investiert, dass wir irgendwann in der Zukunft ES-Zellen als therapeutische oder regenerative Mittel verwenden werden, aber aus ethischen und praktischen Gründen ist dies möglicherweise nicht möglich", sagt Garrett Frampton, Co-Erstautor des Papers Cell Stem Cell und Doktorand im Labor von Whitehead-Mitglied Richard Young. „Aber wenn sie Therapien mit ES-Zellen ausarbeiten und iPS-Zellen mit ES-Zellen gleichwertig sind, dann ist die Idee, dass diese Therapien auch mit iPS-Zellen verwendet werden könnten. Wenn sich iPS-Zellen von ES-Zellen unterscheiden, wer weiß dann, ob.“können Sie iPS-Zellen zur Therapie verwenden?"

Seit der Entwicklung von iPS-Zellen im Jahr 2006 wurden die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen ES- und iPS-Zellen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft heiß diskutiert.Bisher haben Forscher die Äquivalenz der Zellen beurteilt, indem sie festgestellt haben, ob die Zellen die gleichen Gene exprimieren, aber solche Studien haben zu gemischten Ergebnissen geführt.

Um die Frage der Äquivalenz der Zellen erneut aufzugreifen, analysierten Frampton und Co-Erstautor Matthew Guenther, der Wissenschaftler im Young-Labor ist, Genexpressionsmuster und die Chromatinstruktur der Zellen. Chromatin ist die Verpackung von DNA um ein Proteingerüst. Variationen in der Chromatin-„Verpackung“können selbst die Genexpression verändern, Guenther und Frampton fanden jedoch heraus, dass menschliche iPS- und ES-Zellen sowohl in der Genexpression als auch in der Chromatinstruktur nahezu identisch sind.

"Zum jetzigen Zeitpunkt können wir noch nicht beweisen, dass sie absolut identisch sind, aber die verfügbare Technologie zeigt keine Unterschiede", sagt Young, der auch Biologieprofessor am MIT ist. "Es bedeutet, dass iPS-Zellen in Zukunft als persönliche ES-Zellen nützlich sein könnten."

Einige frühere Studien haben gezeigt, dass iPS- und ES-Zellen so unterschiedlich sind, dass sie als unterschiedliche Zelltypen klassifiziert werden können.Um zu sehen, warum sich die Ergebnisse so deutlich von ihren unterschieden, analysierten Guenther und Frampton die Daten dieser Studien erneut. Sie kamen zu dem Schluss, dass die in anderen Studien festgestellten Unterschiede zwischen verschiedenen Labors nicht konsistent waren und daher wahrscheinlich nicht auf grundlegende Unterschiede zwischen den Zelltypen zurückzuführen waren.

Guenther stimmt zu.

"Unser Artikel befasst sich mit dem Grundzustand von iPS- und ES-Zellen in einer Laborumgebung", sagt er. „Aber wir wissen nicht genau, dass sie sich nicht anders verh alten werden, wenn sie zu verschiedenen Zelltypen oder Geweben heranreifen. Das ist der nächste Schritt.“

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