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Lo spazio personale della Cellula staminale determina il loro futuro

Gli scienziati di Johns Hopkins riferiscono che quello limitare la forma e lo spazio personale delle cellule staminali umane dal midollo osseo è più importante di tutto il segnale molecolare conosciuto nella determinazione del tipo delle cellule diventano.

Sta Capendo i segnali che dicono a cellule staminali che tipo di cella per diventare e poi sfruttando quelle indicazioni per ottenere un singolo tipo desiderato delle cellule, chiave a tutto lo sforzo che per usare i questi o le cellule staminali embrionali più primitive da rigenerare o riparare ha danneggiato il tessuto.

Nell'emissione di Aprile della Cella Inerente Allo Sviluppo, i ricercatori di Hopkins riferiscono che le cellule staminali mesenchymal (mez-EHN-KIH-mal pronunciato) costrette ad essere sferiche trasformano efficientemente nei precursori alle celle grasse, mentre quelli permessi allungare ed appiattire movimento più vicino alle celle di osso diventanti. Queste cellule staminali possono trasformarsi in naturalmente in celle grasse, in cartilagine, in celle di osso, o in muscolo liscio, cardiaco o scheletrico.

“I tipi di celle che vengono dalle cellule staminali mesenchymal tutte ci hanno le forme specifiche alle loro funzioni, in modo da si sono domandati se le forme delle cellule staminali potrebbero realmente dirigere la loro differenziazione,„ dice Christopher Chen, M.D., il Ph.D., un assistente universitario di assistenza tecnica biomedica a Johns Hopkins. “La risposta è che la forma è critica alla differenziazione delle cellule staminali. Può realmente indurre i segnali molecolari conosciuti per incoraggiare lo sviluppo delle cellule di osso o delle cellule grasse e causa la differenziazione completa e costante.„

Nella prima settimana delle ricerche di laboratorio, circa 45 per cento delle cellule staminali costrette in tondo ad essere avanzato verso lo sviluppo delle cellule grasse e 50 per cento delle celle di diffusione-fuori hanno ottenuto più vicino ad essere celle di osso. Da quattro settimana, tutte le celle avevano seguito il percorso dettato dalla loro forma, Chen dice, rendente a forma il fattore più potente dentro se le cellule staminali mesenchymal umane si trasformano in in grasso o in osso in laboratorio.

Da quando queste cellule staminali in primo luogo sono state isolate verso la fine degli anni 90, gli scienziati hanno riconosciuto quello che il tipo che delle cellule diventano dipende dalla densità a cui si sviluppano in laboratorio. Ma mentre la crescita rada è stata raccomandata per ottenere le celle di osso e la crescita congestionata è stato raccomandato di aumentare la quantità di celle grasse, nessuno ha conosciuto perché.

Per realmente capire se fosse un certo aspetto delle cellule la forma o dei loro vicini che hanno diretto la differenziazione, il candidato Rowena McBeath di M.D./Ph.D. ha utilizzato una tecnica speciale, sviluppata nel laboratorio di Chen, che limita le diverse celle ai piccoli spazi senza richiedere ai vicini cellulari di fare l'ammucchiatura.

La tecnica, chiamata micropatterning, usa la tecnologia che inizialmente è stata sviluppata per l'industria a semiconduttore. Facendo Uso di un materiale tipo gomma, i bolli sono creati che ciascuno ha un reticolo specifico dei quadrati microscopici, ciascuno ricoperto di proteina che attira le celle (fibronectin). Il bollo poi è usato per trasferire il reticolo ad una superficie, con conseguente “isole„ a quali celle attaccano. I ricercatori possono gestire precisamente la dimensione delle isole e conseguentemente se le celle formeranno una palla o allungheranno fuori.

“Con questo strumento possiamo limitare la capacità di diverse celle di spargerci e possiamo agire in tal modo migliaia di celle per volta,„ dice Chen.

Gli esperimenti di McBeath hanno indicato che le cellule staminali mesenchymal sulle piccole isole hanno incasinato e, biologicamente parlando, si sono mossi più vicino alle celle grasse diventanti, mentre quelli sulle grandi isole distese ed ottenute più vicino alle celle di osso diventanti. Negli esperimenti successivi, ha provato che la forma non può essere sormontata dai segnali molecolari conosciuti usati tradizionalmente per incoraggiare le cellule staminali mesenchymal a differenziarsi nei precursori delle cellule di osso o del grasso.

“Allungare fuori spinge le cellule staminali verso i precursori diventanti delle cellule di osso e non c'era nessuna raccolta dei segnali grasso-incoraggianti successivamente sormontare l'effetto iniziale di forma,„ dice McBeath, un candidato di M.D./Ph.D. nel programma Cellulare e Molecolare del laureato della Medicina.

McBeath egualmente ha indicato che una molecola ha chiamato RhoA, conosciuto per essere attivato quando le celle spante fuori, possono imitare l'effetto di forma sulla differenziazione delle cellule staminali. RhoA attivo ha indotto Perpetuo le cellule staminali ad avanzare verso l'osso, mentre RhoA inattivo le ha spinte verso le celle grasse diventanti, anche quando esposto ai fattori conosciuti per incoraggiare differenziazione verso il tipo opposto delle cellule.

“L'attivazione di RhoA, in laboratorio in piatti regolari si sono sviluppate semplicemente le celle quando, Notevolmente o l'inattivazione ignorava i segnali usati solitamente per dirigere la loro crescita verso grasso o osso,„ dice McBeath. “Ma alterare l'attività di RhoA non ha potuto forzare una cella rotonda trasformarsi in in un precursore dell'osso, o una cella di diffusione per stare bene ad una cella grassa sui nostri micropatterns.„

Tuttavia, ha scoperto quella che attiva la chinasi di RhoA degli enzimi o la ROCCIA, che sono accese da RhoA, causata anche le celle balled per differenziarsi verso l'osso. l'8 Aprile, nel rispetto del suo lavoro, McBeath ha ricevuto il Premio della Ricerca di Nupur Dinesh Thekdi come componente del Giorno dei ventisettesimi Giovani Ricercatori annuali di Hopkins.

Dopo, i ricercatori lavoreranno a capire esattamente come la forma detta i futures delle cellule staminali e che ROCCIA di ruolo e gioco di RhoA nel trattamento.

Gli Autori sul rapporto sono McBeath, Chen, Dana Pirone, Celeste Nelson e Kiran Bhadriraju, tutto il Johns Hopkins. La ricerca è stata costituita un fondo per dall'Istituto Nazionale delle Scienze Mediche Generali, dagli Istituti Nazionali del Programma Di Formazione Dello Scienziato Medico della Salubrità, dal Premio di Servizio di Ricerca di Ruth L. Kirschstein National e Dalle Fondamenta di Whitaker.