科學家生長并且淨化從人力乾細胞的最早期的肺祖先

人力肺,像所有機構,開始他們的存在作為叢無差別的乾細胞。 但是數月,細胞獲得組織。 他們會集一起,分行和芽,一些形成的空中航線和其他小窩,精美液囊我們的身體為二氧化碳的地方交換氧氣。 最終結果,理想地說: 二健康,呼吸的肺。

多年來,學習肺病的科學家,如囊性纖維化設法詳細跟蹤此進程,自始至終,希望的知道肺如何通常形成可以幫助解釋事情如何出錯。 現在,科學家在再生醫學 (CReM) 波士頓大學的中心宣佈了二個主要發現該更加進一步對此進程的我們的瞭解: 能力生長和淨化從人力乾細胞湧現的最早期的肺祖先和能力區分這些細胞到微小的 「bronchospheres」該模型囊性纖維化。 研究員希望結果,分別地發布在臨床調查細胞乾細胞日記帳上,將導致新, 「個性化醫學」途徑對對待肺病。

「排序對純度的這些細胞是確實困難的,并且重要」,在得克薩斯大學共同高級作者說 Darrell Kotton, CReM 的主任和兩份文件,與 UTHealth 的布賴恩迪維斯。 「它是在設法的第一步預測單個如何也許回應現有的處理或新的藥物」。

除肺移植之外, 「有沒有處理的肺病一個長的列表」,被添加的 Kotton,工作由國家衛生研究所資助 (NIH),囊性纖維化基礎,并且馬薩諸塞生命科學集中。 「開發為瞭解這些疾病的新工具是極其重要的」。

CReM 科學家與導致的 pluripotent 乾細胞或者 iPSCs 一起使用, Shinya 發現在 2006年山中。 山中推測如何採取在人體的一個成人細胞--像血細胞或皮膚細胞--并且 「请重編程序」它到乾細胞以這個能力增長到所有機構。 近年來,幾個組科學家生長了從人力 iPSCs 的肺細胞,但是處方不是理想的--發生的肺細胞在肝細胞、小腸細胞和其他組織中混雜增長。

「」 BU 醫學院說芬蘭人 Hawkins, (是一個大問題的 MED) 助理醫學教授和一部分的 CReM 小組。 Hawkins 是臨床調查文件日記帳的共同第一個作者,以及 Philipp Kramer,以前 UTHealth。 「如果您要使用這些細胞學習肺,您需要擺脫那些其他」。

首先, Hawkins 需要方式識別肺細胞。 以前的工作在 Kotton 旁邊和其他 CReM 科學家顯示出,鼠標乾細胞表示基因稱 Nkx2-1 在 「命運決策」--他們把變成肺細胞的時候。 「在是的那來的第一個基因說, 『我是肺細胞』」, Hawkins 說。 Kotton 編譯了發光綠色的申報人基因,當乾細胞首先表示 Nkx2-1,并且 Hawkins 設計了同一個基因到人類細胞。 現在,他可能容易地察覺和淨化發光的清新的肺細胞。

使用流 cytometer, Hawkins 和他的同事從混合分隔綠色細胞,然後生長了他們在矩陣。 結果: 微小的綠色範圍大約半每毫米, 「純,早期的肺細胞的人口」, Hawkins 說。 這個小組叫微小的範圍 「organoids」,機構的簡化的和小型化的版本,包含肺細胞的關鍵類型。 organoids 是工具,并且他們為至少二個重要目的服務。 首先,他們允許科學家學習,詳細,在很少知道的人力肺發展的重要會合。 「我們發現控制在其他種類的肺發展的許多基因,例如鼠標,用這些人類細胞也表示」,說 Hawkins。

organoids 為另一個目的服務, : 科學家能生長他們到更加成熟,更加特定的細胞類型--像空中航線細胞或齒齦音細胞--那為肺臟功能是重要的。 「現在我們可以實際上開始查看疾病」, Hawkins 說。 那是凱瑟琳 McCauley (MED'17) 的地方, CReM 的一名五年 PhD 候選人,輸入這張照片。

McCauley 的利息是囊性纖維化,變化造成的疾病在一個唯一基因, CFTR。 那導致傳染的這個變化造成人員的肺導致一個厚實,黏黏液,炎症,并且,最終,肺故障。 對於許多患者,沒有治療。

McCauley,查看這個疾病的早期,要採取 Hawkins 的被淨化的肺細胞到下一個步驟和推測他們如何成為空中航線細胞。 通過許多刻苦實驗,她關注稱 Wnt 的信號路,已知是重要的在鼠標肺發展。 通過關閉這條路,她引導未成熟的肺細胞到成為的空中航線細胞。 然後,她生長了他們到細胞微小的球,她稱 「bronchospheres」。

像 Hawkins 的 organoids, bronchospheres 不操作像支氣管; 他們是特定細胞的一收集。 但是他們的特異性使他們精妙地有用。 「我們要發現我們是否可能使用這些學習空中航線疾病」,說 McCauley。 「是的其中一個大目標: 設計從患者的這些細胞然後使用他們學習那些患者的疾病」。

作為概念證明, McCauley 獲得了從一名患者的二細胞系有 CFTR 變化導致這個疾病被更正了的囊性纖維化,它沒有的一个和一个的,并且生長了他們到 bronchospheres。 看見她的從事的處方,她是否進行了測試,應用應該導致範圍由正常的藥物,發揮作用的細胞製成用流體裝載。 它運作: 而囊性纖維化範圍沒有起反應, 「修理了」 bronchospheres 開始脹大。 「冷靜部分是使用高處理量顯微學,我們評定了此,我們然後計算了在區上的變化與時間」, McCauley 說,發布在細胞乾細胞的這些結果并且是這個研究的主要作者。 「我們可以那麼現在評估 CFTR 功能用一個定量方式」。

下一個步驟,說 McCauley,將改進這個測試,并且按比例提高它,并且創建其他肺病的相似的測試。 「結尾目標是採取從患者的細胞,然後篩選藥物的不同的組合」,她說。 「這個想法我們可能接受患者的細胞和考試沒有二十,但是數百或者千位藥物,和實際上知道這名患者如何打算回應,在我們甚而產生他們這種處理前,是一個難以置信的想法」。

來源: 波士頓大學

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