科学者は人間の幹細胞からの最も早い肺祖先を育て、浄化します

人間の肺は、すべての器官のような画一的な幹細胞の群生として、存在を始めます。 しかし数ヶ月の内に、セルは整頓されていて得ます。 それらは私達の体が二酸化炭素のために酸素を交換するところで、枝および芽、ある形成航空路および他気胞、敏感な嚢一緒に集まります。 最終結果、理想的に: 健全な 2 呼吸の肺。

幾年もの間、嚢胞性線維症がこのプロセスを詳しく追跡することを試みたように肺病を調査する事がどのようにのうまくいかないか説明を助けるかもしれないか肺がどのように普通形作るか理解するという希望の科学者始めから終わりまで。 ここで、再生薬 (CReM) のためのボストン大学の中心の科学者は 2 つの主要な調査結果をそのそれ以上このプロセスの私達の理解発表しました: 人間の幹細胞から現れる最も早い肺祖先を育て、浄化する機能、および小さい 「bronchospheres」にこれらのセルを区別する機能そのモデル嚢胞性線維症。 臨床調査およびセル幹細胞のジャーナルで別に出版された結果が新しいに導くという研究者の希望はに処理、 「薬」のアプローチ肺病の個人化しました。

「純度へのこれらのセルをソートすることは実際に困難であり、重要」、テキサス州立大学で Darrell Kotton、ディレクターおよび UTHealth のブライアンデービスが付いている両方のペーパーの CReM の共同年長の著者を、言います。 「それは個人がどのように既存の処置か新しい薬剤に」。答えるかもしれませんか予測することを試みることの第一歩です

「処置が肺移植以外ない肺病の長いリストが集中する」、作業が健康 (NIH) のある各国用協会によって、嚢胞性線維症の基礎資金を供給され、マサチューセッツ生命科学が追加された Kotton あります。 「ですこれらの病気を理解するための新しいツールを発達させることは極めて重要」。

CReM の科学者は誘導された pluripotent 2006 年に Shinya 山中町によって検出された幹細胞、か iPSCs を使用します。 山中町は人体の大人のセルを取る方法を把握しました--血球か皮膚細胞のように--そしてそれを 「プログラムし直して下さいあらゆる器官に育つ機能の幹細胞に」。 近年、科学者の何人かのグループは人間の iPSCs からの肺セルを育てましたが、調理法は完全ではないです--生じる肺セルはレバーセル、腸のセルおよび他のティッシュの混乱の中で育ちます。

「」、フィン Hawkins の (大きい問題である MED) 補助医学部教授および CReM のチームの部分 BU の医科大学院を言います。 Hawkins は、 UTHealth の Philipp Kramer と共に、臨床調査のペーパーのジャーナルの共同最初著者以前です。 「肺を調査すればのにこれらのセルを使用したいと思えばそれらの他を取り払う必要があります」。

最初に、 Hawkins は肺セルを識別する方法を必要としました。 マウス幹細胞が 「運命決定」ので Nkx2-1 と呼出される遺伝子を表現することを Kotton による前の仕事および CReM の他の科学者は示しました--それらが肺セルに回す時。 「あるに来る最初の遺伝子は言います、 「私は肺セルです」」、 Hawkins を言います。 Kotton は幹細胞が最初に Nkx2-1 を表現した、 Hawkins はヒト細胞に同じ遺伝子を設計しましたときに緑光ったレポーターの遺伝子を構築し。 ここで、彼は容易に白熱緑肺セルに斑点を付け、浄化できます。

流れの cytometer を使用して、 Hawkins および彼の同僚は組合せから緑のセルを分けましたり、そしてマトリックスの育てました。 結果: 小さい緑球についての半分のミリメートル、 「純粋で、早い肺セルの人口」、 Hawkins を言います。 チームは小さい球 「organoids 含んでいる」、を主タイプの肺セルを器官の簡素化され、小型化されたバージョン呼出します。 organoids はツールであり、少なくとも 2 つの重要な目的を機能します。 最初に、それらは科学者が、詳しく、少しだけ確認される人間の肺開発の重大な接続を調査することを可能にします。 「私達は他の種の肺開発を制御する遺伝子の多数がまたこれらのヒト細胞にマウスのような、表現されますことを」、言います Hawkins を検出しました。

organoids は別の目的を、また機能します: 科学者はより成長した、特定のセルタイプにそれらを育てることができます--航空路のセルか歯槽のセルのように--それは肺の機能のために重大です。 「今私達は実際に病気を見始めてもいいです」 Hawkins を言います。 それはカサリン McCauley (MED'17)、 CReM の第 5 年 PhD の候補者が、映像を入力するところです。

McCauley の興味は嚢胞性線維症、単一の遺伝子で突然変異引き起こされる病気 CFTR によってです。 突然変異により人の肺はそれが伝染に導く厚い、粘性粘液、発火および、結局、肺障害を作り出します。 多くの患者のために、治療がありません。

病気の初期を見ている McCauley は Hawkins の浄化された肺セルを次のステップに持って行き、航空路のセルにどのようになったか把握したいと思いました。 多くの骨身を惜しまない実験によって、彼女はマウス肺開発で重要であると知られていた Wnt と呼出されたシグナリングパスでゼロになりました。 パスを消すことによって、彼女はなる航空路のセルに未熟な肺セルを導きました。 それから、彼女は彼女が 「bronchospheres」。と呼出したセルの小さい球にそれらを育てました、

Hawkins の organoids のように、 bronchospheres は気管支のように機能しません; それらは特定のセルのコレクション単にです。 しかし特定性はそれらを絶妙に有用にさせます。 「私達は」言います McCauley を航空路の病気を調査するのに私達がこれらを使用できるかどうか見たいと思いました。 「大きい目的の 1 つである: 患者からのこれらのセルを設計し、次にそれらの患者の病気を調査するのに使用するため」。

概念実証として、 McCauley は病気を引き起こした CFTR の突然変異が訂正された、および持っていなかった得、 bronchospheres に育てました 1 嚢胞性線維症、 1 の患者からの 2 つのセルラインを。 働いた彼女の調理法が彼女テストを実行したかどうか見るため、正常なべきである液体で満ちるために薬剤を、作用のセルから成っている球を引き起こす加えます。 それは働きました: 嚢胞性線維症球は反応しなかったが 「」 bronchospheres を膨れ始めました修復しました。 「涼しい部分私達が高スループット顕微鏡検査を使用してこれを測定した、それから私達は時間の領域の変更を」、は計算しましたことでありセル幹細胞のこれらの結果を出版し、調査の主執筆者である McCauley を言います。 「そう今私達はいいです量的な方法で CFTR 機能を評価しても」。

次のステップは、 McCauley を言い、テストを改良することそしてそれを位取りし、そして他の肺病のための同じようなテストを作成します。 「終わりの目的患者からのセルを取ることで次に薬剤の異なった組合せを選別します」はと彼女は言います。 「私達がそれらに処置を与える前に患者がどのように、であるちょうど信じられないい考え」。答えるだろうか私達が患者のセルおよびテスト 20 を取ることができないという考え何百またはたくさんもの薬剤は、および実際に理解しますが

ソース: ボストン大学

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