Johns- Hopkinswissenschaftler berichten, dass das, die Form und den persönlichen Platz von menschlichen Stammzellen vom Knochenmark einzuschränken wichtiger als jedes bekannte molekulare Signal ist, wenn man das Zellbaumuster bestimmt, das sie werden.
Versteht die Signale, die Stammzellen mitteilen, welches Baumuster der Zelle, zu werden, und jene Marken dann, vorspannend, um ein einzelnes gewünschtes Zellbaumuster zu erhalten, Schlüssel zu jeder möglicher Bemühung, zu reparieren diese oder ursprünglichere embryonale Stammzellen zu verwenden, zu regenerieren oder beschädigte Gewebe.
Im April-Punkt der EntwicklungsZelle, berichten die Hopkins-Forscher, dass die mesenchymal (ausgeprägter mez-EHN-KIH-mal) Stammzellen, die erzwungen werden, um kugelförmig zu sein effizient, in Vorläufer zu den Fettzellen umwandeln, während die Bewegung näher an werdenen Knochenzellen ausdehnen und flachdrücken gelassen. Diese Stammzellen können Fettzellen, Knorpel, Knochenzellen oder glattes, Herz natürlich werden oder Skelettmuskel.
„Die Baumuster von Zellen, die von den mesenchymal Stammzellen alle kommen, haben die Formen, die zu ihren Funktionen, also spezifisch sind, uns sich wunderten, ob die Formen der Stammzellen ihre Unterscheidung wirklich verweisen konnten,“ sagt Christopher Chen, M.D., Ph.D., ein Assistenzprofessor der biomedizinischen Technik bei Johns Hopkins. „Die Antwort ist, dass Form zur Unterscheidung der Stammzellen kritisch ist. Sie kann die molekularen Signale wirklich verursachen, die bekannt sind, um Fettzelle- oder Knochenzellentwicklung anzuregen und verursacht komplette, einheitliche Unterscheidung.“
In der ersten Woche von Laboruntersuchungen, erhielten ungefähr 45 Prozent Stammzellen, die erzwungen wurden, in Richtung zur Fettzelleentwicklung um verschoben zu werden, und 50 Prozent Verbreitung-heraus Zellen näher an Sein Knochenzellen. Durch vier Wochen, hatten alle Zellen dem Pfad gefolgt, der durch ihre Form vorgeschrieben wurde, sagt Chen und Form den stärksten Faktor herein gemacht, ob menschliche mesenchymal Stammzellen Fett oder Knochen im Labor werden.
Seitdem diese Stammzellen zuerst Ende der neunziger Jahre getrennt wurden, haben Wissenschaftler den erkannt, den Zellbaumuster, das sie werden, von der Dichte abhängt, an der sie im Labor gewachsen werden. Aber, während spärliches Wachstum empfohlen wurde, um Knochenzellen zu erhalten, und verstopftes Wachstum wurde empfohlen, die Fettmenge der Zellen, niemand zu erhöhen wusste warum.
Um wirklich zu verstehen ob es die Form oder der irgendein Aspekt der Zellen ihrer Nachbarn war die Unterscheidung verwiesen, verwendete M.D.-/Ph.D.kandidat Rowena McBeath eine spezielle Technik, entwickelt in Chens Labor, das einzelne Zellen auf kleine Platz einschränkt ohne zelluläre Nachbarn zu benötigen das Drängen zu tun.
Die Technik, gerufen Micropatterning, setzt Technologie ein, die zuerst für die Halbleiterindustrie entwickelt wurde. Unter Verwendung eines gummiartigen Materials werden Stempel, denen jeder ein spezifisches Muster von mikroskopischen Quadraten haben, jedes erstellt, das mit einem Protein beschichtet wird, das Zellen (fibronectin) anzieht. Der Stempel wird dann verwendet, um das Muster auf eine Oberfläche, mit dem Ergebnis „der Inseln“ auf, welche Zellen zu übertragen haften. Die Forscher können die Größe der Inseln genau steuern und infolgedessen, ob Zellen eine Kugel bilden oder heraus ausdehnen.
„Mit diesem Hilfsmittel können wir die Fähigkeit von einzelnen Zellen einschränken auszubreiten, und wir können tun, also Tausenden Zellen auf einmal,“ sagt Chen.
McBeaths Experimente zeigten, balled, dass mesenchymal Stammzellen auf den kleinen Inseln oben und und biologisch sprachen, näher an werdenen Fettzellen sich bewegten, während die auf großen Inseln heraus ausdehnten und näher an werdenen Knochenzellen erhielten. In den nachfolgenden Experimenten prüfte sie, dass Form nicht durch die bekannten molekularen Signale ausgeglichen werden kann, die traditionsgemäß verwendet werden, um mesenchymal Stammzellen anzuregen, in Fett- oder Knochenzellvorläufer zu unterscheiden entweder.
„Heraus Ausdehnen drückt die Stammzellen in Richtung zu werdenen Knochenzellvorläufern, und keine Sammlung fett-aufmunternde Signale war in der Lage, den frühen Effekt der Form nachfolgend auszugleichen,“ sagt McBeath, einen M.D.-/Ph.D.kandidaten im Zellulären und Molekularen Medizinabsolventprogramm.
McBeath zeigte auch, dass ein Molekül RhoA rief, bekannt aktiviert zu sein, wenn die Zellen, die heraus ausgebreitet werden, den Effekt der Form auf die Unterscheidung der Stammzellen nachahmen können. Unaufhörlich veranlaßte aktives RhoA die Stammzellen, sich in Richtung zum Knochen zu bewegen, während inaktiv RhoA sie in Richtung zu werdenen Fettzellen drückte, selbst wenn freigelegt den Faktoren bekannt, um Unterscheidung in Richtung zum gegenüberliegenden Zellbaumuster anzuregen.
„Bemerkenswert, als die Zellen einfach in den regelmäßigen Tellern im Labor gewachsen wurden, RhoAs Aktivierung oder die Inaktivierung setzte die Signale außer Kraft, die normalerweise verwendet wurden, um ihr Wachstum auf Fett zu richten, oder Knochen,“ sagt McBeath. „Aber die Änderung von RhoA-Aktivität konnte eine Rundzelle, um ein Knochenvorläufer zu werden oder eine Verbreitungszelle nicht erzwingen, um einer Fettzelle auf unseren Mikrostrukturen zu stehen.“
Jedoch entdeckte sie die, welche die Enzym RhoA-Kinase oder den FELSEN aktiviert, die durch RhoA eingeschaltet wird, sogar balled Zellen verursacht, um in Richtung zum Knochen zu unterscheiden. am 8. April in Anerkennung ihrer Arbeit, empfing McBeath den Forschungs-Preis Nupur Dinesh Thekdi als Teil Hopkins des Tages 27. jährlicher Junger Forscher.
Als Nächstes arbeiten die Forscher an genau herausfinden, wie Form die Zukunft der Stammzellen vorschreibt und welcher Rolle ROCK und RhoA-Spiel im Prozess.
Autoren auf dem Bericht sind McBeath, Chen, Dana Pirone, Celeste Nelson und Kiran Bhadriraju, das ganzes Johns Hopkins. Die Forschung wurde durch das Nationale Institut von Allgemeinen Heilkunden, die Nationalen Institute der Medizinische Wissenschaftler-Des Trainingskurses der Gesundheit, den Forschungs-Service-Preis Ruths L. Kirschstein National und die Whitaker-Basis finanziert.