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Paciente células-tronco derivadas induzida reter traços de doença

As células de morrer - o mesmo tipo perdido em pacientes neurológicos com a atrofia muscular espinhal doença devastadora - confirmou que a Universidade de Wisconsin-Madison biólogo com células-tronco havia recriado as características de uma doença genética em laboratório, utilizando células-tronco derivadas de um paciente.

Ao permitir que os cientistas a oportunidade sem paralelo para assistir ao curso de uma doença se desdobrar em um prato de laboratório, o trabalho representa um enorme passo em frente em ser capaz de estudar e desenvolver novas terapias para doenças genéticas.

Conforme relatado esta semana na revista Nature, Svendsen e colegas da UW-Madison e da Universidade de Missouri-Columbia criou doenças específicas de células-tronco geneticamente pela reprogramação de células da pele de um paciente com atrofia muscular espinhal, ou SMA. Nesta doença hereditária, a causa genética mais comum de mortalidade infantil, uma mutação leva à morte dos nervos que controlam os músculos esqueléticos, causando fraqueza muscular, paralisia e finalmente a morte, geralmente por dois anos.

Reprogramação genética de células da pele, relatada pela primeira vez no final de 2007 pelo UW-Madison com células-tronco biólogos James Thomson e Yu Junying e um grupo japonês liderado por Shinya Yamanaka, volta-relógio das células de desenvolvimento e retorna-los a um estado semelhante ao embrionário a partir da qual eles podem se tornar qualquer um dos corpo 220 tipos de células diferentes. O resultado células-tronco pluripotentes induzidas, conhecidas como células iPS, aproveitar o potencial tabula rasa do desenvolvimento de células-tronco embrionárias sem embrião e ter sido anunciada como uma forma poderosa para estudar o potencial de desenvolvimento e da doença.

Apenas um ano depois, o novo trabalho está cumprindo a promessa.

"Quando os cientistas estudam doenças em seres humanos, que normalmente só pode olhar para os tecidos afetados após a morte e, em seguida, tentar trabalhar para fora - como que a doença aconteça É um pouco como a polícia chegar no local de um acidente rodoviário -? Do carro em a vala, mas não sei como ele chegou lá, ou a causa dela ", explica Svendsen, professor de anatomia e neurologia na Escola de UW-Madison de Medicina e Saúde Pública e do Centro Waisman, e co-diretor do o Centro de Células-Tronco e Medicina Regenerativa.

Com as células iPS, ele diz: "Agora você pode reproduzir a doença humana mais e mais no prato e perguntar quais são os passos muito cedo que começou o processo. É uma ferramenta incrivelmente poderosa."

No novo estudo, os pesquisadores criaram células iPS de células da pele de um paciente armazenados SMA jovem e sua mãe, que não têm a doença. As células cresceram bem no laboratório, e o grupo desenvolveu um novo método para levá-los de forma eficiente para fazer um grande número de neurônios motores, as células que controlam os músculos e que são afetados na SMA.

Inicialmente, os neurônios motores prosperou em ambas as amostras. Mas, depois de cerca de um mês ", o acidente começou a acontecer", diz Svendsen, e os neurônios motores a partir de células-paciente derivados começou a desaparecer.

"Os neurônios motores que começaram a morrer na cultura, assim como eles fazem na doença. Esta é a primeira validação de uma doença humana que temos modelado em uma placa de cultura", diz ele.

Eles podem agora começar a dissecar o que mata os neurônios motores e por que essas células são direcionados somente na doença. Estudos anteriores para compreender os efeitos da mutação SMA-causando, muitas vezes contou com a easy-to-obter células da pele, que não são afetados em SMA e oferecem uma visão limitada de como e porque os neurônios motores morrem, diz UW-Madison pesquisadora Allison Ebert , principal autor do novo estudo.

"Se começamos a entender mais sobre o mecanismo da razão pela qual os neurônios motores especificamente afetados pela doença estão morrendo, então terapias potencialmente novas podem ser desenvolvidos para intervir em determinados momentos no início do desenvolvimento", explica ela. Opções atuais de tratamento SMA são limitadas, e não há cura.

Ebert aponta que as células-paciente derivados iPS podem oferecer vantagens sobre outras abordagens científicas, incluindo as células-tronco embrionárias, para estudar a doença. Com efeito, os pesquisadores podem assistir ao desenrolar de um acidente que já ocorreu, e os resultados clínicos conhecidos - o curso e gravidade da doença do paciente - deve ajudá-los a entender como as mudanças que vêem nas células se encaixam no quadro maior de da doença.

"O desenvolvimento dos recursos humanos derivados de neurônios motores SMA é um passo importante para o campo SMA, especialmente como uma variedade de avenidas terapêuticas estão sendo examinados", concorda SMA expert Christian Lorson, professor de psicobiologia veterinários nas MU e um dos autores do de papel. "Para ser capaz de investigar a atividade terapêutica dessas células, seja novas drogas, vetores virais, oligonucleotides, ou uma melhor compreensão da patologia da doença, os neurônios motores iPS SMA representam uma doença relacionada com excelente contexto."

Enquanto doenças complexas e tardias de bater como Alzheimer e Parkinson vai ser mais difícil de modelo com as células iPS, os pesquisadores dizem que a abordagem deve pavimentar o caminho para estudos de outras doenças genéticas, como a doença de Huntington. "Temos de encontrar melhores maneiras de modelo de doenças humanas complexas que são difíceis de reproduzir em animais", diz Svendsen. "As células iPS representam uma ferramenta de pesquisa novo e promissor para atingir esse objetivo."

Ele credita o Cell Stem UW-Madison e do Centro de Medicina Regenerativa de facilitar o trabalho, especialmente pela aproveitando a experiência de Thomson e Yu, que foi pioneiro da técnica, para criar as células iPS utilizados neste estudo. "Este é um exemplo de como o centro está a trabalhar para colaborar no campus e fora do campus para trazer esse tipo de coisa a ser concretizadas", diz ele.

http://www.wisc.edu/