Научные Работники растут и очищают самые предыдущие progenitors легкего от людских стволовых клеток

Людские легкие, как все органы, начинают их существование как комки undifferentiated стволовых клеток. Но в деле месяцев, клетки получают организованными. Они собирают совместно, ветвь и бутон, некоторые формируя авиалинии и другие альвеолы, чувствительные sacs где наши тела обменивают кислород для углекислого газа. Конечный результат, идеально: 2 здоровое, дышая легкие.

На леты, научные работники которые изучают болезни легких как кистозный фиброз пробовал отслеживать этот процесс подробно, от старта к отделке, в уповании что понимающ как легкие формируют нормально смогите помочь объяснить как вещи идут неправильно. Теперь, научные работники на Центре Университета Бостона для Регенеративной Медицины (CReM) объявляли 2 главных заключения то дальнейшее наше вникание этого процесса: способность вырасти и очистить самые предыдущие progenitors легкего которые вытекают от людских стволовых клеток, и способность продифференцировать эти клетки в малюсенькие «bronchospheres» тот модельный кистозный фиброз. Упование Исследователей что результаты, опубликованные отдельно в Журнале Клинической Стволовой Клетки Исследования и Клетки, ведут к новой, «персонализировало подходы к медицину» к обрабатывать болезнь легких.

«Сортировать эти клетки к очищенности действительно трудн и важно,» говорит Darrell Kotton, директор CReM и co-старший автор обеих бумаг, с Брайан Davis UTHealth на Техасском Университете. «Первый шаг в пробовать предсказать как индивидуал мог ответить к существующим обработкам или новым снадобьям.»

«Длинний список болезней легких для которых никакие обработки за исключением трансплантата легкего,» добавленное Kotton, работа которого фондирована Национальными Институтами Здоровья (NIH), Учредительства Кистозного Фиброза, и Науки о Жизни Массачусетс Центризуют. «Критически важно развить новые инструменты для понимать эти заболевания.»

Научные работники CReM работают с наведенными pluripotent стволовыми клетками, или iPSCs, которые были открыны Shinya Yamanaka в 2006. Yamanaka вычислял вне как принять взрослую клетку в человеческом теле--как клетка или клетка эпителия крови--и «перепрограммируйте» его в стволовую клетку с способностью вырасти в любой орган. В недавних летах, несколько когорт ученых росли клетки легкего от людских iPSCs, но рецепты не совершенны--приводя к клетки легкего растут между беспорядком клеток печенки, кишечных клеток, и других тканей.

«Который большой вопрос,» говорит Финну Hawkins, ассистенту профессора Медицинского Факультета BU (MED) медицины и части команды CReM. Hawkins co-первый автор на Журнале Клинической бумаги Исследования, вместе с Philipp Kramer, в прошлом UTHealth. «Если вы хотите использовать эти клетки для того чтобы изучить легкего, то вам нужно получить освобожданным тех другие.»

Во-первых, Hawkins был нужен путь определить клетки легкего. Предыдущая работа Kotton и другие научные работники CReM продемонстрировали что стволовые клетки мыши выражают ген вызванный Nkx2-1 на «решении судьбы»--момент они поворачивают в клетки легкего. «Которое первый ген который приходит на то говорит, «Я клетка легкего, «» говорит Hawkins. Kotton построило ген репортера который накалил зеленый цвет когда стволовые клетки сперва выразили Nkx2-1, и Hawkins проектировало такой же ген в людские клетки. Теперь, он смог легко запятнать и очистить накаляя клетки зеленого легкего.

Используя cytometer подачи, Hawkins и его коллегаы отделили зеленые клетки вне от смешивания, тогда росли они в матрице. Результат: малюсенькие зеленые сферы о половине миллиметр поперек, «населенность чисто, предыдущих клеток легкего,» говорит Hawkins. Команда вызывает малюсенькие сферы «organoids,» упрощенные и миниатюризированные версии органа, содержа ключевые типы клеток легкего. Organoids инструменты, и они служят хотя бы 2 важных цели. Во-первых, они позволяют научным работникам изучить, подробно, критический словораздел в людском развитии легкего о котором очень немногая знано. «Мы открыли что много из генов которые контролируют развитие легкего в другом виде, как мыши, также выражены в этих людских клетках,» говорим Hawkins.

Organoids служят другая цель, также: научные работники могут вырасти они в более возмужалые, более специфические типы клетки--как клетки авиалинии или луночные клетки--то критическое для функции легкего. «Теперь мы можем фактически начать посмотреть заболевание,» говорит Hawkins. То где Катрин McCauley (MED'17), выбранный PhD пят-года на CReM, вводит изображение.

Интерес McCauley кистозный фиброз, заболевание причиненное перегласовками в одиночном гене, CFTR. Перегласовка причиняет легких персоны произвести толщиные, вязкостные слизь то водит к инфекции, воспаление, и, окончательно, отказ легкего. Для много пациентов, никакое лечение.

McCauley, смотря самые предыдущие этапы заболевания, хотело принять клетки легкего Hawkins очищенные к следующему шагу и давати в численном выражении как они стали клетками авиалинии. Через много трудоёмких экспериментов, она вычеркнула внутри на вызванном тропа signaling Wnt, известные, что была важна в развитии легкего мыши. Путем поворачивать тропа, она направила неполовозрелые клетки легкего в становить клетки авиалинии. После Этого, она росла они в малюсенькие шарики клеток, которые она вызвала «bronchospheres.»

Как organoids Hawkins, bronchospheres не действуют как бронх; они просто собрание специфических клеток. Но их характерность делает их восхитительно полезным. «Мы хотели увидеть если мы смогли использовать эти для того чтобы изучить заболевания авиалинии, то» говорим McCauley. «Которое одна из больших целей: проектировать эти клетки от пациентов и после этого использовать их для того чтобы изучить заболевания тех пациентов.»

Как доказательство принципиальной схемы, McCauley получило 2 линии клетки от пациента с кистозным фиброзом, одной в котором была исправлена перегласовка CFTR которая причинила заболевание, и одним в котором оно не имело, и росло они в bronchospheres. Увидеть если ее работаемый рецепт, она испытал испытание, то, прикладывающ снадобье которое должно причинить сферы сделанные из нормальных, действуя клеток для того чтобы заполнить с жидкостью. Она работала: «исправил» bronchospheres начал опухать, пока сферы кистозного фиброза не прореагировали. «Холодная часть что мы измерили это используя микроскопию высок-объём, и после этого мы высчитали изменение в зоне с временем,» говорит McCauley, которое опубликовало эти результаты в Стволовой Клетке Клетки и ведущий автор на изучении. «Настолько теперь мы можем оценить функцию CFTR в количественном путе.»

Следующий шаг, говорит McCauley, улучшить испытание, и вычисляет по маштабу его вверх, и создает подобные испытания для других болезней легких. «Цель конца принять клетки от пациента, и после этого экранирует различные снадобья сочетание из,» она говорит. «Идея что мы смогли принять клетки пациента и испытание не 20, только сотниы или тысячи снадобиь, и фактически понимают как пациент шел ответить прежде чем мы даже дадим им обработку, как раз неимоверная идея.»

Источник: Университет Бостона

Advertisement