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Les scientifiques découvrent recenser des bornes pour les cellules souche de sang-formation de primitif - simplifie l'identification de cellules

Les scientifiques à la Faculté de Médecine d'Université du Michigan ont découvert l'équivalent biologique d'un code à barres d'épicerie sur la surface de primitif, sang-formant des cellules souche chez les souris. Les cellules souche hématopoïétiques appelées, ils provoquent tous les différents types de cellules spécialisées trouvées dans le sang.

En affichant le code à barres, les scientifiques peuvent séparer des cellules souche de leurs descendants plus avancés - les cellules d'ancêtre qui déjà sont investies dans devenir un type de globule sanguin. Le secret, selon des scientifiques d'UM, est de rechercher la présence ou l'absence des protéines réceptrices de surface de cellules exprimées par une famille de CLAQUEMENT appelé de gènes.

Les scientifiques ont su que les 10 ou 11 gènes dans la famille de CLAQUEMENT aidée à régler le développement et l'activation des lymphocytes appelés de globules blancs, mais personne ont su qu'ils également ont été associés aux cellules souche hématopoïétiques.

Le « CLAQUEMENT est la première famille des récepteurs dont les configurations de l'expression du gène peuvent être employées pour discerner avec précision des cellules souche hématopoïétiques des cellules d'ancêtre, et pour recenser des cellules souche dans des parties de tissu, » dit Sean Morrison, Ph.D., un professeur agrégé de médecine interne et de cellule et de biologie de développement dans la Faculté de Médecine d'UM et un chercheur de Howard Hughes Medical Institute.

Les résultats de l'étude de recherches seront publiés dans la question du 1er juillet de la cellule.

La découverte sera valeur aux scientifiques travaillant dans le domaine rapidement de avancement de la science de cellule souche. Actuel, les scientifiques doivent rechercher beaucoup de différentes bornes et employer des procédures complexes pour séparer les cellules souche hématopoïétiques rares, ou HSCs, d'autres cellules dans une prise de sang. Utilisant des bornes de CLAQUEMENT profilera le procédé considérablement, dit le repère J. Kiel, un stagiaire dans le programme du M.D./Ph.D. de la Faculté de Médecine d'UM qui est le Co-premier auteur de l'étude.

« Les bornes classiques fonctionnent, mais elles sont complexes et il prend un haut niveau de technique pour obtenir un échantillon pur de HSCs, » Kiel indique. « Nous avons montré que cela utilisant juste deux bornes de CLAQUEMENT donne la pureté assimilée ou meilleure vous que 10 à 12 des meilleures bornes classiques combinées. Il réduit la technique et le temps requis pour sélectionner une cellule souche hématopoïétique et effectue le plus simple de processus et moins de main-d'oeuvre. »

« Plusieurs des bornes actuelles que nous employons pour épurer HSCs sont exprimées comme gradient de haut en bas en travers de la hiérarchie de cellule hématopoïétique, » dit Omer H. Yilmaz, Co-premier auteur et un stagiaire dans le programme du M.D./Ph.D. de la Faculté de Médecine. « Ce qui excite réellement au sujet de ceci qui trouve est que maintenant nous avons des bornes qui tournent en marche et en arrêt abruptement pendant que les cellules souche différencient. »

Kiel et Yilmaz ont employé l'analyse de puce ADN pour mesurer des niveaux d'activité de gène dans trois types des cellules - cellules souche hématopoïétiques, des cellules d'ancêtre de multipotent et de cellules en pleine maturité de moelle osseuse. Ils ont sélecté les gènes qui ont été exprimés à des niveaux plus élevés en population de HSC, par opposition les deux aux autres types de cellules. CD150, le membre fondateur de la famille de CLAQUEMENT des récepteurs de surface de cellules, était près du haut de la liste.

Pour voir si CD150 était exprimé sur les cellules souche hématopoïétiques, Kiel et le Yilmaz les cellules transplantées de CD150+ et de CD150- dans les souris de laboratoire dont la moelle osseuse avait été détruite par des doses mortelles de radiothérapie. La moelle osseuse saine a été remise dans six de six souris recevant des cellules de CD150+, mais la reconstitution était couronnée de succès dans seulement une de neuf souris recevant des cellules de CD150-.

Quand elles ont suivi la même procédure pour vérifier une autre borne de CLAQUEMENT, CD244, les résultats étaient complet en face de. Les cellules avec les récepteurs CD244 sur leurs membranes extérieures ne pouvaient pas reconstituer la moelle osseuse chez les souris irradiées pour plus que quelques semaines, alors que les cellules sans récepteurs CD244 pouvaient reconstituer indéfiniment. Ceci a indiqué que les cellules de CD244+ étaient une borne pour des cellules d'ancêtre de multipotent (MPPs), mais pas pour des cellules souche hématopoïétiques.

Dans une troisième opération, l'équipe a vérifié une autre borne CD48 appelé de CLAQUEMENT, et trouvé lui à exprimer seulement sur des cellules plus avancées. Il n'était pas présent sur HSCs ou cellules d'ancêtre.

« Chaque borne est exprimée à une étape différente de la hiérarchie d'hématopoïèse, » Morrison dit. « Sélecter pour des cellules avec la combinaison des bornes de CD150+, de CD48- et de CD244- a produit un échantillon qui a été hautement enrichi pour HSCs. Ces cellules étaient extrêmement rares - moins d'une sur 10.000 cellules entières de moelle osseuse a eu cette combinaison des bornes extérieures. »

Dans le papier de cellules, les scientifiques d'UM décrivent comment les bornes neuves les ont aidés pour voir des cellules souche hématopoïétiques dans les parties souillées de tissu de la moelle osseuse et de la rate de souris, quelque chose qui n'était pas possible avec les bornes existantes. Savoir où les cellules souche hématopoïétiques primitives traînent dans les organes de sang-formation donnera à des scientifiques des indices importants à la façon dont ils fonctionnent, selon Morrison. Pour cette raison, l'identification des bornes qui laissent la localisation de HSCs en tissus a été un objectif long-recherché dans le domaine de l'hématopoïèse.

« Jusqu'à cette étude, nous n'avons pas su exact où rechercher HSCs dans la moelle osseuse et la rate, » Morrison explique. « La plupart des scientifiques ont cru qu'ils sont restés en contact étroit avec les osteoblasts appelés de cellules, qui rayent l'intérieur des cavités creuses dans l'os qui contiennent la moelle osseuse. Utilisant des bornes de CLAQUEMENT, nous avons découvert des cellules souche hématopoïétiques également rassemblées dans l'endothélium sinusoïdal - cellules poreuses rayant l'intérieur des vaisseaux sanguins qui transportent l'oxygène dans toute la moelle osseuse et la rate.

« La présence de HSCs dans l'endothélium sinusoïdal pourrait expliquer comment les cellules souche peuvent entrer dans la circulation sanguine tellement rapidement, » Morrison ajoute. « Elle propose également que les cellules endothéliales produisent les substances qui règlent et consolident l'accroissement de ces cellules souche. Si nous pouvons recenser ces facteurs de croissance, elle pourrait nous aider à apprendre comment manipuler et élever des colonies de HSCs en dehors du fuselage, qui pourrait mener aux demandes de règlement médicales neuves pour la drépanocytose, la leucémie et d'autres types de cancer. »

Comme avec la plupart des découvertes en science de cellule souche, les scientifiques d'UM disent leurs questions neuves d'augmenter de travail pour la future recherche. Jusqu'ici ils ont recensé trois bornes de CLAQUEMENT sur des cellules souche hématopoïétiques, mais ils n'ont aucune idée ce que les huit autres gènes dans la famille font. L'activité de gène de CLAQUEMENT produit des récepteurs sur la surface des cellules souche de sang-formation, mais que ces récepteurs font-ils ? Les récepteurs de CLAQUEMENT sont-ils présents sur d'autres types de cellules souche ?

Peut-être la question sans réponse la plus importante pour de futures applications en médicament est si ces mêmes bornes sont exprimées sur les cellules souche hématopoïétiques humaines. Kiel et Yilmaz ont confirmé l'existence des bornes de CLAQUEMENT sur HSCs dans plusieurs tensions des souris de laboratoire, mais s'ils seront trouvés sur des cellules humaines reste « un grand peut-être, » selon Kiel.

« Si des récepteurs de famille de CLAQUEMENT sont exprimés sur l'être humain HSCs, ces bornes neuves pourraient spectaculaire améliorer la purification de telles cellules, rendant potentiellement des greffes de moelle osseuse plus sûres et plus efficaces, » dit Morrison, qui ajoute que Kiel et Yilmaz ont déjà commencé des tests pour les rechercher.

Toshide Iwashita, M.D., Ph.D., un ancien chargé de recherches en laboratoire de Morrison et le Co-premier auteur sur l'étude, était responsable de l'analyse de partie de tissu. Cox Terhorst, Ph.D, du centre médical de Beth Israël Deaconess et de la Faculté de Médecine de Harvard a également collaboré à la recherche.

La recherche de Morrison est supportée par le Howard Hughes Medical Institute, les instituts de la santé nationaux et le bureau de recherches de l'armée américaine. Kiel est supporté par une camaraderie de programme de formation de scientifique médical d'UM et Yilmaz est financé par une camaraderie predoctoral de l'institut du l'U-M de la gérontologie.