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Cellules artificielles pour dévorer des undesirables : une entrevue avec M. Takanari Inoue

Dr. Takanari InoueTHOUGHT LEADERS SERIES...insight from the world’s leading experts

Pourquoi le démontage des cellules mourantes et de toute autre « camelote » dans le fuselage est-il une fonction si importante ?

Si la camelote n'est pas enlevée, les conditions pathologiques peuvent se développer. Par exemple, en une condition, le compte de neutrophile diminue de manière significative. Les neutrophiles retirent des agents pathogènes et les gens avec un compte réduit de neutrophile sont une infection plus encline, particulièrement aux bactéries rares qui n'entraîneraient pas l'infection dans des conditions normales.

Nous élevons également la camelote dans le fuselage pendant que les cellules meurent et obtiennent réutilisées. Des cellules mourantes doivent être retirées parce qu'elles sont très toxiques à l'environnement environnant. Les cellules contiennent les biomolécules dangereux tels que les enzymes qui fendent des protéines, ADN et ARN.

Comment ces undesirables sont-ils habituellement retirés du fuselage ?

Les neutrophiles et les macrophages sont les deux éboueurs principaux. Celles-ci désigné sous le nom des phagocytes, les cellules qui mangent d'autres composantes.

Les neutrophiles visent en grande partie en dehors des ennemis tels que des agents pathogènes et des bactéries, alors que les macrophages visent généralement la camelote interne telle que les cellules mourantes et les cellules sénescentes.

Les neutrophiles et les macrophages emploient une stratégie assimilée pour retirer ces undesirables. D'abord, elles déménagent au site où les undesirables sont. Habituellement, ces undesirables relâchent les produits chimiques que les neutrophiles et les macrophages emploient comme caractère indicateur pour repérer leurs sites.

Une fois qu'ils atteignent leurs sites d'objectif, les neutrophiles et les macrophages communiquent avec les undesirables, pour les confirmer doivent réellement être retirés. Elles commencent alors à activer le cytosquelette interne qui est contient les machines d'actine. Ceci déforme matériel les membranes des macrophages et des neutrophiles, qui aide à engloutir ou ingère les undesirables.

Ensuite, les undesirables ingérés protègent par fusible aux lysosomes, qui sont de petites organelles dans les cellules qui contiennent des enzymes digestives. Ils décomposent les undesirables de sorte que les teneurs toxiques des cellules mourantes ne soient pas déchargés dans l'environnement.

Ainsi le procédé de la phagocytose est-il limité par le nombre de macrophages et de neutrophiles ?

Je pense que la réponse est oui, parce que quand le compte de la neutrophile d'une personne est épuisé, ils sont infection bactérienne très encline. Un compte décroissant de neutrophile est fortement marqué avec une diminution dans le mécanisme de défense.

Pourquoi d'autres types de cellule ne peuvent-ils pas sont-ils exécuter la phagocytose et que les outils de minimum une cellule doit-ils manger des des autres ?

La phagocytose est un procédé très élaboré - le desserrage chimique initial pour localiser les undesirables, suivis du procédé de consommation. Ces procédés exigent au moins des douzaines, sinon des centaines, de signaler des composantes. Vous devez avoir le bon ensemble de molécules au bon moment.

Des neutrophiles et les macrophages sont hautement différenciés pour exécuter la phagocytose. Chacun des deux globules blancs proviennent des mêmes cellules souche, mais d'autre part différencient dans différents types hautement spécialisés de cellules.

Hormis l'épithélium pigmentaire rétinien, la plupart d'autre cellule tape dedans le fuselage ne sont pas capable de la phagocytose. Ils font requis les composantes génétiques, mais ils ne sont pas capables d'allumer ces gènes au bon moment.

Pouvez-vous veuillez donner votre recherche qui les cellules normalement inertes de examen impliquées et essai de les rendre capables identifier et engloutir les cellules mourantes ?

C'était une combinaison des techniques neuves et vieilles. Est la technique neuve ce que nous avons développé et publié dans notre travail et lui actuels est l'étalage appelé de Dimérisation-Induit Surface (étalage). Fondamentalement, nous avons développé une technique à rapidement et inducibly des molécules d'étalage d'intérêt sur la surface de cellules. Ceci nous permet de présenter les molécules qui identifient les undesirables.

La vieille technique est d'activer les machines d'actine pour induire la déformation de membrane. Nous introduisons une molécule génétiquement mutée Rac appelé, qui est toujours en activité, de sorte que la déformation de membrane soit améliorée.

En combinant ces deux techniques, nous pouvons rendre des cellules phagocytaires. Les cellules inertes qui ne pourraient pas autrement exécuter la phagocytose peuvent être induites pour exécuter la phagocytose.

Quels étaient les défis principaux que vous avez relevés ?

Nous avons relevé deux défis. Pendant le développement de la technique d'étalage, nous avions présumé comment les choses fonctionneraient, mais la première étude n'a pas établi.

La technique d'étalage exige deux composantes : un dans la membrane de plasma et un autre dans le composé de Golgi. Nous avons effectué différentes versions de ces deux composantes et nous avons essayé de les combiner de sorte que nous ayons pu trouver lesquels contacté notre norme. C'était le premier défi.

Le deuxième défi est concerné l'application logique. Une fois que nous déterminions l'étalage, nous avons voulu employer cela pour la phagocytose. L'idée initiale était d'effectuer à des cellules saines les cellules mourantes imitatrices de sorte qu'elles aient pu être mangées par des macrophages.

Lorsque, nous avons voulu découvrir ce qu'était la signalisation minimale exigée pour que les cellules soient décelées et mangées par des macrophages. Cela n'a pas établi et nous toujours ne l'avons pas figuré à l'extérieur.

Nous avons présenté un ` me mangeons' signe parce que le présent mourant de cellules habituellement un ` me mangent' signe sur leur surface qui est identifiée par des macrophages. Cependant, manifestant ce signe d'une certaine manière n'a pas établi. Nous avons alors changé notre façon de penser et avons ajouté les cellules qui peuvent manger les cellules mourantes.

Les cellules englouties ont-elles été décomposées comme dans la phagocytose naturelle ?

Nous sommes intéressés dedans, que les cellules qui sont artificiellement englouties dégradent après ou pas. Cependant, il était difficile de dire si les cellules englouties étaient vivantes ou mortes. Elles étaient déjà apoptotique, ainsi je dirais qu'elles mouraient, mais nous ne savons pas si elles ont subi la dégradation après.

Elle était expérimental provocante. Nous comptons réellement qu'ils ne sont pas dégradés, parce que nous n'avons pas allumé le procédé lysosomal de fusion. Que le procédé exige une protéine Rab5 appelé et nous n'a pas tourné cela signalant la voie en circuit. Nous ne pensons pas que les cellules englouties étaient décomposées mais nous n'avons pas eu la preuve directe.

Quel choc pensez-vous cette étude avez-vous ?

Il y a deux impacts majeurs. On est associé à la technique d'étalage. Nous sommes fiers de cette technique parce qu'elle a la cinétique rapide, signifiant nous pouvons présenter une protéine d'intérêt sur la surface de cellules dans un délai d'une heure.

La surface de cellules est critique pour des cellules agissant l'un sur l'autre avec l'environnement, qui comprend d'autres cellules et la matrice extracellulaire qui supporte ces cellules. La majeure partie d'information vient de l'extérieur de la cellule et le procédé de l'information est commencé sur la surface de cellules. Maintenant nous avons une voie de manipuler la source d'information d'une façon rapidement inductible, qui est un accomplissement très significatif.

Le deuxième choc concerne la phagocytose artificielle. Nous avons essayé d'imiter ce que les macrophages font dans le fuselage et ce que nous faisons avec le système est une bonne fondation pour davantage de bureau d'études. Nous espérons que la dégradation serait beaucoup plus efficace que le procédé naturel et nous penser peut pouvoir produire les phagocytes superbes.

Nous pouvons également pouvoir aux cellules cibles ou à la camelote autre que les cellules mourantes, telles que des cellules cancéreuses. Si nous pourrions concevoir les phagocytes artificiels qui peuvent viser les cellules cancéreuses ou les plaques d'amyloïde-bêta qui entraînent la maladie d'Alzheimer, par exemple, qui pourrait être très influente dans un réglage clinique.

Quelles sont les prochaines opérations dans votre recherche ?

Nous voudrions compléter la phagocytose et la dégradation artificielles des cellules englouties, mais ceci exige le développement d'une technique neuve.

Rab5 est responsable de l'événement lysosomal de fusion, et nous avons une très bonne idée de la façon allumer cette molécule, mais nous préférerions simplifier ceci et protéger par fusible directement les cellules englouties.

Des cellules englouties sont enveloppées par la membrane, ainsi nous voudrions protéger par fusible cette membrane au lysosome de sorte que la cellule engloutie puisse être décomposée.

Quelles sont les futures implications potentielles de la capacité d'employer les cellules artificielles pour identifier et engloutir les cellules mourantes ?

La phagocytose artificielle peut être plus efficace que le procédé naturel et nous pouvons également pouvoir viser d'autres types de cellules pathologiques, telles que des cellules cancéreuses. Pour réaliser cela, nous nous interrogeons sur employer la technique d'étalage pour présenter l'anticorps qui identifie les molécules de signature sur la surface des cellules cancéreuses.

Pour notre technique d'étalage, nous devons effectuer l'ADN qui protège par fusible nos composantes moléculaires avec de l'anticorps. Les anticorps sont très provocants pour coder mais il y a un anticorps qui est effectué d'un à chaîne unique. Il y a des substances animales particulières qui produisent ces anticorps à chaîne unique et ils peuvent être codés par le plasmide d'ADN. Nous vérifions ceci pour voir si nous pouvons viser les cellules cancéreuses, des amyloïde-bêta, et d'autres undesirables dans nos fuselages.

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

Pour information, visitez s'il vous plaît : www.jhu.edu/inouelab.

Au sujet de M. Takanari Inoue

M. Takanari Inoue est un professeur agrégé de biologie cellulaire à l'École de Médecine d'Université John Hopkins. Sa recherche se concentre sur la biologie cellulaire synthétique pour disséquer et reconstituer les réseaux de signalisation compliqués. Les études de laboratoire d'Inoue les mécanismes de réaction positive étant à la base du chimiotactisme de neutrophile, ainsi que traitement des données spatio-temporel. Son équipe essaye également de comprendre comment la morphologie de cellules affecte des rôles biologiques.

M. Inoue a reçu son diplôme de premier cycle dans les arts et les sciences et son Ph.D. en science pharmaceutique de l'université de Tokyo. Il a complété la formation post-doctorale dans la biologie de produit chimique et de systèmes à l'Université de Stanford. Il a joint le corps enseignant de Johns Hopkins en 2008.

Il est un membre de la société japonaise pour les sciences pharmaceutiques et de la société américaine pour la biologie cellulaire.

M. Inoue a écrit un certain nombre de publications pair-observées et retient un brevet pour « des Ligands du récepteur IP3. »

April Cashin-Garbutt

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April Cashin-Garbutt

April graduated with a first-class honours degree in Natural Sciences from Pembroke College, University of Cambridge. During her time as Editor-in-Chief, News-Medical (2012-2017), she kickstarted the content production process and helped to grow the website readership to over 60 million visitors per year. Through interviewing global thought leaders in medicine and life sciences, including Nobel laureates, April developed a passion for neuroscience and now works at the Sainsbury Wellcome Centre for Neural Circuits and Behaviour, located within UCL.

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