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O espaço pessoal da Célula estaminal determina seu futuro

Os cientistas de Johns Hopkins relatam que isso restringir a forma e o espaço pessoal de células estaminais humanas da medula é mais importante do que todo o sinal molecular conhecido em determinar o tipo que da pilha se tornam.

Está Compreendendo os sinais que dizem a células estaminais que tipo de pilha a se tornar, e então aproveitando aquelas sugestões para obter um único tipo desejado da pilha, chave a todo o esforço para usar os estes ou umas células estaminais embrionárias mais primitivas a regenerar ou reparar danificou o tecido.

Na introdução de Abril da Pilha Desenvolvente, os pesquisadores de Hopkins relatam que (mez-EHN-KIH-mal pronunciado) as células estaminais mesenchymal forçadas a ser esféricas transformam eficientemente em precursores às pilhas gordas, quando aqueles permitidos esticar e aplainar o movimento mais perto das pilhas de osso se tornando. Estas células estaminais podem naturalmente transformar-se pilhas gordas, cartilagem, pilhas de osso, ou músculo liso, cardíaco ou esqueletal.

“Os tipos de pilhas que vêm das células estaminais mesenchymal tudo têm-nos as formas específicas a suas funções, assim que quiseram saber se as formas das células estaminais poderiam realmente dirigir sua diferenciação,” dizem Christopher Chen, M.D., Ph.D., um professor adjunto da engenharia biomedicável em Johns Hopkins. “A resposta é que a forma é crítica à diferenciação de células estaminais. Pode realmente induzir os sinais moleculars conhecidos para incentivar a revelação da pilha gorda ou da pilha de osso e causa a diferenciação completa, uniforme.”

Na primeira semana de estudos de laboratório, aproximadamente 45 por cento das células estaminais forçadas a ser movido circularmente para a revelação da pilha gorda, e 50 por cento de pilhas da propagação-para fora obtiveram mais perto de ser pilhas de osso. Por quatro semana, todas as pilhas tinham seguido o trajecto ditado por sua forma, Chen diz, fazendo a forma o factor o mais poderoso dentro se as células estaminais mesenchymal humanas se transformam gordura ou osso no laboratório.

Depois que estas células estaminais foram isoladas primeiramente no final dos anos 90, os cientistas reconheceram aquele que o tipo que da pilha se torna depende da densidade em que é crescido no laboratório. Mas quando o crescimento escasso foi recomendado obter pilhas de osso, e crescimento congestionado foi recomendado aumentar a quantidade de pilhas gordas, ninguém soube por que.

Para compreender realmente se era algum aspecto das pilhas a forma ou de seus vizinhos que dirigiram a diferenciação, o candidato Rowena McBeath de M.D./Ph.D. usou uma técnica especial, desenvolvida no laboratório de Chen, que restringe pilhas individuais aos espaços pequenos sem exigir vizinhos celulares fazer a aglomeração.

A técnica, chamada micropatterning, usa a tecnologia que foi desenvolvida inicialmente para a indústria do semicondutor. Usando a borracha-como o material, os selos são criados que cada um tem um teste padrão específico de quadrados microscópicos, cada um revestido com uma proteína que atraia pilhas (fibronectin). O selo é usado então para transferir o teste padrão a uma superfície, tendo por resultado “ilhas” a que pilhas colam. Os pesquisadores podem precisamente controlar o tamanho das ilhas, e conseqüentemente se as pilhas formarão uma bola ou a esticarão para fora.

“Com esta ferramenta nós podemos restringir a capacidade de pilhas individuais para espalhar, e nós podemos fazer assim que milhares de pilhas em um momento,” diz Chen.

As experiências de McBeath mostraram que as células estaminais mesenchymal nas ilhas pequenas balled acima e, biològica falando, moveram-se mais perto das pilhas gordas tornando-se, quando aquelas em grandes ilhas esticaram para fora e obtiveram mais perto das pilhas de osso se tornando. Em experiências subseqüentes, mostrou que a forma não pode ser superada pelos sinais moleculars conhecidos usados tradicional para incentivar células estaminais mesenchymal se diferenciar em precursores da pilha da gordura ou de osso.

“Esticar para fora empurra as células estaminais para precursores tornando-se da pilha de osso, e nenhuma coleção de sinais gordo-encorajadores podia superar subseqüentemente o efeito adiantado da forma,” diz McBeath, um candidato de M.D./Ph.D. no programa Celular e Molecular do graduado da Medicina.

McBeath igualmente mostrou que uma molécula chamou RhoA, conhecido para ser activado quando as pilhas espalhadas para fora, podem imitar o efeito da forma na diferenciação de células estaminais. Perpètua RhoA activo fez com que as células estaminais movessem-se para o osso, quando RhoA inactivo as empurrou para pilhas gordas se tornando, mesmo quando expor aos factores conhecidos para incentivar a diferenciação para o tipo oposto da pilha.

“A activação Notàvel, quando as pilhas foram crescidas simplesmente em pratos regulares no laboratório, de RhoA ou a inactivação ultrapassou os sinais usados geralmente para dirigir seu crescimento para a gordura ou osso,” diz McBeath. “Mas alterar a actividade de RhoA não podia forçar uma pilha redonda para transformar-se um precursor do osso, ou uma pilha da propagação para transformar-se uma pilha gorda em nossos micropatterns.”

Contudo, descobriu aquela que activa a quinase de RhoA da enzima ou a ROCHA, que são giradas sobre por RhoA, causada mesmo pilhas balled para diferenciar-se para o osso. o 8 de Abril, no reconhecimento de seu trabalho, McBeath recebeu a Concessão da Pesquisa de Nupur Dinesh Thekdi como parte do Dia dos 27os Investigador Novos anuais de Hopkins.

Em Seguida, os pesquisadores trabalharão em figurar para fora exactamente como a forma dita os futuros das células estaminais e que ROCHA do papel e jogo de RhoA no processo.

Os Autores no relatório são McBeath, Chen, Dana Pirone, Celeste Nelson e Kiran Bhadriraju, todo o Johns Hopkins. A pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais, pelos Institutos Nacionais do Programa de Formação do Cientista Médico de Saúde, pela Concessão do Serviço de Pesquisa de Ruth L. Kirschstein Nacional, e Pela Fundação de Whitaker.