De wetenschappers van
Hopkins van Johns rapporteren dat beperken van de vorm en de persoonlijke ruimte van menselijke stamcellen van beendermerg belangrijker is dan om het even welk bekend moleculair signaal in het bepalen van het celtype zij worden.
Begrijpend de signalen die stamcellen welk type van cel vertellen om te worden, en dan uitrustend die richtsnoeren om één enkel gewenst celtype te krijgen, aan om het even welke inspanning zeer belangrijk is om deze of meer primitieve embryonale stamcellen te gebruiken om beschadigd weefsel te regenereren of te herstellen.
In de kwestie van April van OntwikkelingsCel, rapporteren de onderzoekers Hopkins die mesenchymal (uitgesproken die mez-EHN-kih-mal) stamcellen sferisch worden gedwongen om te zijn efficiënt in voorlopers aan vette cellen omzetten, terwijl die toestonden om beweging dichter uit te rekken en af te vlakken aan het worden beencellen. Deze stamcellen kunnen natuurlijk vette cellen, kraakbeen, beencellen, of vlotte, hart of skeletachtige spier worden.
De „types van cellen die uit mesenchymal stamcellen komen allen vormen specifiek voor hun functies hebben, zodat vroegen wij ons af of de vormen van de stamcellen hun differentiatie konden eigenlijk leiden,“ zeggen Christopher Chen, M.D., Ph.D., een hulpprofessor van biomedische techniek in Johns Hopkins. Het „antwoord is dat de vorm aan de differentiatie van de stamcellen kritiek is. Het kan moleculaire die signalen eigenlijk veroorzaken worden gekend om vette cel of van de beencel ontwikkeling te bevorderen en veroorzaakt volledige, eenvormige differentiatie.“
In de eerste week laboratoriumstudies, werden ongeveer 45 die percent van stamcellen wordt gedwongen om rond te zijn op weg geweest naar vette celontwikkeling, en 50 percent van verspreiding-uit cellen dichter aan het zijn beencellen. Tegen vier weken die, hadden alle cellen de weg gevolgd door hun vorm wordt gedicteerd, zegt Chen, makend tot vorm de krachtigste factor in of de menselijke mesenchymal stamcellen of been in het laboratorium vet worden.
Sinds deze stamcellen eerst in de recente jaren '90 werden geïsoleerd, hebben de wetenschappers dat erkend die het celtype zij worden van de dichtheid afhangt waarbij zij in het laboratorium worden gekweekt. Maar terwijl de dunne groei werd geadviseerd om beencellen te krijgen, en de verstopte groei werd geadviseerd om de hoeveelheid vette cellen te verhogen, wist niemand waarom.
Om werkelijk te begrijpen of het de vorm van de cellen of één of ander aspect van hun buren was dat de geleide differentiatie, M.D./Ph.D. kandidaat Rowena McBeath een speciale techniek gebruikte, ontwikkeld in het laboratorium van Chen, dat individuele cellen tot kleine ruimten beperkt zonder cellulaire buren te vereisen om het overbevolken te doen.
De techniek, genoemd micropatterning, gebruikt technologie die aanvankelijk voor de halfgeleiderindustrie werd ontwikkeld. Gebruikend een rubberachtig materiaal, worden de zegels gecreeerd dat elk een specifiek patroon van microscopische vierkanten heeft, elk met een laag bedekt met een proteïne die cellen (fibronectin) aantrekt. De zegel wordt dan gebruikt om het patroon naar een oppervlakte over te brengen, resulterend in „eilanden“ waaraan de cellen plakken. De onderzoekers kunnen de grootte van de eilanden precies controleren, en bijgevolg of de cellen een bal of een rek uit zullen vormen.
„Met dit hulpmiddel kunnen wij de capaciteit van individuele uit te spreiden cellen beperken, en wij kunnen doen zodat zeggen duizenden cellen tegelijkertijd,“ Chen.
Experimenten van McBeath toonden aan dat mesenchymal stamcellen op de kleine eilanden omhoog balled en, biologisch sprekend, leidden dichter tot het worden vette cellen, terwijl die op grote uit uitgerekte eilanden en werden dichter aan het worden beencellen. In verdere experimenten, bewees zij dat de vorm niet door bekende moleculaire die signalen traditioneel kan worden overwonnen worden gebruikt om mesenchymal stamcellen aan te moedigen om in of vet of beencelvoorlopers te onderscheiden.
„Het Uitrekken zich uit duwt de stamcellen naar het worden de voorlopers van de beencel, en geen inzameling van vet-aanmoedigt signalen kon het vroege effect van vorm later overwinnen,“ zegt McBeath, een kandidaat M.D./Ph.D. in het Cellulaire en Moleculaire gediplomeerde programma van de Geneeskunde.
McBeath toonde ook aan dat een molecule RhoA riep, wordt gekend om worden geactiveerd wanneer uit uitgespreide de cellen, het effect kunnen nabootsen van vorm op de differentiatie die van de stamcellen. Perpetually actieve RhoA veroorzaakte de stamcellen aan beweging naar been, terwijl inactieve RhoA hen naar het worden vette cellen duwde, zelfs wanneer blootgesteld die aan factoren worden gekend om differentiatie naar het tegenovergestelde celtype aan te moedigen.
„Opmerkelijk, toen de cellen eenvoudig in regelmatige die schotels in het laboratorium werden gekweekt, de activering of de inactivering van RhoA trad signalen met voeten gewoonlijk worden gebruikt om hun groei naar vet te leiden of het been,“ zegt McBeath. „Maar de veranderende activiteit RhoA kon geen ronde cel dwingen om een beenvoorloper, of een verspreidingscel te worden een vette cel op onze micropatterns te worden.“
Nochtans, ontdekte zij dat het activeren van de het kinase of ROTS van enzymRhoA, dat door RhoA worden aangezet, balled zelfs cellen veroorzaakte om naar been te onderscheiden. Op 8 April, in erkenning van haar werk, ontving McBeath de Toekenning van het Onderzoek van Nupur Dinesh Thekdi als deel van de Dag van de 27ste jaarlijkse Jonge Onderzoekers van Hopkins.
Daarna, zullen de onderzoekers bij precies het berekenen werken hoe de vorm de toekomst dicteert van de stamcellen en welk rolROTS en spel RhoA in het proces.
De Auteurs op het rapport zijn McBeath, Chen, Dana Pirone, Celeste Nelson en Kiran Bhadriraju, elk van Johns Hopkins. Het onderzoek werd gefinancierd door het Nationale Instituut van Algemene Medische Wetenschappen, de Nationale Instituten van Trainingsprogramma van de Wetenschapper van de Gezondheid het Medische, de Toekenning van de National Dienst van het Onderzoek van Ruth L. Kirschstein, en de Stichting Whitaker.