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Os cientistas descobrem a identificação de marcadores para células estaminais deformação do primitivo - simplifica a identificação da pilha

Os cientistas na Faculdade de Medicina da Universidade do Michigan descobriram o equivalente biológico de um código de barras da mercearia na superfície de primitivo, sangue-formando células estaminais nos ratos. Células estaminais hematopoietic chamadas, causam todos os tipos diferentes de pilhas especializadas encontradas no sangue.

Lendo o código de barras, os cientistas podem separar células estaminais de seus descendentes mais avançados - as pilhas do ancestral que são comprometidas já a se transformar um tipo de glóbulo. O segredo, de acordo com cientistas do U-M, é procurar a presença ou a ausência de proteínas de receptor da superfície da pilha expressadas por uma família dos genes chamados BATIDA.

Os cientistas souberam que os 10 ou 11 genes na família da BATIDA ajudada a regular a revelação e a activação dos glóbulos brancos chamaram linfócitos, mas ninguém soube que estiveram associados igualmente com as células estaminais hematopoietic.

A “BATIDA é a primeira família dos receptors cujos os testes padrões da expressão genética podem ser usados para distinguir precisamente células estaminais hematopoietic das pilhas do ancestral, e para identificar células estaminais em secções do tecido,” diz Sean Morrison, Ph.D., um professor adjunto da medicina interna e da pilha e da biologia de revelação na Faculdade de Medicina do U-M e em um investigador do Howard Hughes Medical Institute.

Os resultados do estudo da pesquisa serão publicados na introdução do 1º de julho da pilha.

A descoberta será valiosa aos cientistas que trabalham no campo ràpida de avanço da ciência da célula estaminal. Actualmente, os cientistas devem procurarar por muitos marcadores diferentes e usar procedimentos complexos para separar células estaminais hematopoietic raras, ou por HSCs, de outras pilhas em uma amostra de sangue. Usar marcadores da BATIDA aerodinamizará o processo consideravelmente, diz Mark J. Kiel, um estudante no programa do M.D./Ph.D. da Faculdade de Medicina do U-M que é co-primeiro autor do estudo.

“Os marcadores clássicos trabalham, mas são complexos e toma um nível elevado de habilidade para obter uma amostra pura de HSCs,” Kiel diz. “Nós mostramos que usar apenas dois marcadores da BATIDA dá a pureza similar ou melhor você do que 10 a 12 dos melhores marcadores clássicos combinados. Reduz a habilidade e o tempo exigidos para seleccionar uma célula estaminal hematopoietic e faz o processo mais simples e menos trabalho - intensivo.”

“Muitos dos marcadores que actuais nós nos usamos para refinar HSCs são expressados como um inclinação da elevação ao ponto baixo através da hierarquia hematopoietic da pilha,” diz Omer H. Yilmaz, co-primeiro autor e um estudante no programa do M.D./Ph.D. da Faculdade de Medicina. “O que é realmente emocionante sobre este que encontra é que agora nós temos os marcadores que desligam sobre e abruptamente enquanto as células estaminais se diferenciam.”

Kiel e Yilmaz usaram a análise do microarray para medir níveis de actividade de gene em três tipos de pilhas - células estaminais hematopoietic, de pilhas multipotent do ancestral e de pilhas plenamente desenvolvidos da medula. Seleccionaram os genes que foram expressados a níveis mais altos na população de HSC, ao contrário de outros dois tipos de pilhas. CD150, membro fundador da família da BATIDA dos receptors da superfície da pilha, estava perto da parte superior da lista.

Para ver se CD150 foi expressado em células estaminais hematopoietic, Kiel e Yilmaz transplantaram pilhas de CD150+ e de CD150- nos ratos do laboratório cuja a medula tinha sido destruída por doses letais da radiação. A medula saudável foi restaurada em seis de seis ratos que recebem pilhas de CD150+, mas a reconstituição era bem sucedida em somente um de nove ratos que recebem pilhas de CD150-.

Quando seguiram o mesmo procedimento para testar um outro marcador da BATIDA, CD244, os resultados estava completamente oposto a. As pilhas com os receptors CD244 em suas membranas de superfície eram incapazes de reconstituir a medula em ratos irradiados para mais do que algumas semanas, quando as pilhas sem os receptors CD244 podiam reconstituir indefinidamente. Isto indicou que as pilhas de CD244+ eram um marcador para pilhas multipotent do ancestral (MPPs), mas não para células estaminais hematopoietic.

Em uma terceira etapa, a equipe testou um outro marcador da BATIDA chamado CD48, e encontrado lhe a ser expressado somente em umas pilhas mais avançadas. Não estava actual em HSCs ou em pilhas do ancestral.

“Cada marcador é expressado em uma fase diferente da hierarquia do hematopoiesis,” Morrison diz. “Selecionar para pilhas com a combinação de marcadores de CD150+, de CD48- e de CD244- produziu uma amostra que fosse enriquecida altamente para HSCs. Estas pilhas eram extremamente raras - mais pouca de uma de 10.000 pilhas inteiras da medula teve esta combinação dos marcadores de superfície.”

No papel da pilha, os cientistas do U-M descrevem como os marcadores novos os ajudaram a ver células estaminais hematopoietic em secções manchadas do tecido da medula e do baço do rato, algo que não era possível com marcadores existentes. Saber onde as células estaminais hematopoietic primitivas penduram para fora em órgãos deformação dará a cientistas indícios importantes a como trabalham, de acordo com Morrison. Por este motivo, a identificação dos marcadores que permitem a localização de HSCs nos tecidos foi um objetivo muito procurado no campo do hematopoiesis.

“Até este estudo, nós não soubemos exactamente onde procurar HSCs dentro da medula e o baço,” Morrison explica. “A maioria de cientistas acreditaram que ficaram no contacto próximo com as pilhas chamadas os osteoblasts, que alinham o interior das cavidades ocas no osso que contêm a medula. Usando marcadores da BATIDA, nós descobrimos as células estaminais hematopoietic igualmente reunidas no endothelium sinusoidal - pilhas porosas que alinham o interior dos vasos sanguíneos que levam o oxigênio durante todo a medula e o baço.

“A presença de HSCs no endothelium sinusoidal poderia explicar como as células estaminais podem entrar tão rapidamente na circulação sanguínea,” Morrison adiciona. “Igualmente sugere que as pilhas endothelial produzam as substâncias que regulam e consolidam o crescimento destas células estaminais. Se nós podemos identificar estes factores de crescimento, poderia ajudar-nos a aprender como manipular e crescer colônias de HSCs fora do corpo, que poderia conduzir aos tratamentos médicos novos para a anemia da célula falciforme, a leucemia e os outros tipos de cancro.”

Como com a maioria de descobertas na ciência da célula estaminal, os cientistas do U-M dizem suas perguntas novas dos aumentos do trabalho para a pesquisa futura. Têm identificado até agora três marcadores da BATIDA em células estaminais hematopoietic, mas não têm nenhuma ideia o que outros oito genes na família fazem. A actividade de gene da BATIDA cria os receptors na superfície de células estaminais deformação, mas que estes receptors fazem? Estão os receptors da BATIDA actuais em outros tipos de células estaminais?

Talvez a pergunta não respondida a mais importante para as aplicações futuras na medicina é se estes mesmos marcadores estão expressados em células estaminais hematopoietic humanas. Kiel e Yilmaz confirmaram a existência de marcadores da BATIDA em HSCs em diversas tensões de ratos do laboratório, mas se estará encontrado em pilhas humanas permanece “um grande talvez,” de acordo com Kiel.

“Se os receptors da família da BATIDA são expressados no ser humano HSCs, estes marcadores novos poderiam dramàtica aumentar a purificação de tais pilhas, fazendo potencial transplantações da medula mais seguras e mais eficazes,” diz Morrison, que adiciona que Kiel e Yilmaz têm começado já testes os procurar.

Toshide Iwashita, M.D., Ph.D., um research fellow anterior no laboratório de Morrison e co-primeiro autor no estudo, era responsável para a análise da secção do tecido. Cox Terhorst, Ph.D, do centro médico do Deaconess de Beth Israel e da Faculdade de Medicina de Harvard igualmente colaborou na pesquisa.

A pesquisa de Morrison é apoiada pelo Howard Hughes Medical Institute, pelos institutos de saúde nacionais e pelo escritório da pesquisa do exército de E.U. Kiel é apoiado por uma bolsa de estudo do programa de formação do cientista médico do U-M e Yilmaz é financiado por uma bolsa de estudo predoctoral do instituto do U-M da gerontologia.