Gli scienziati di TSRI trovano il nuovo approccio per riprogrammare le celle adulte ordinarie in IPSCs

Gli scienziati al The Scripps Research Institute (TSRI) hanno trovato un nuovo approccio “a riprogrammare„ delle celle adulte ordinarie nelle cellule staminali.

In uno studio pubblicato oggi in un documento online di avanzamento in biotecnologia della natura, gli scienziati di TSRI hanno schermato una libreria di 100 milione anticorpi ed hanno trovato vari che potessero contribuire a riprogrammare le celle del tipo di interfaccia mature nelle cellule staminali conosciute come le cellule staminali pluripotent incitate (IPSCs).

Facendo IPSCs dai tipi più maturi di celle comprende normalmente le inserzioni di quattro geni di fattore di trascrizione nel DNA di quelle celle. Gli anticorpi identificati dagli scienziati possono applicarsi alle celle mature--dove legano alle proteine sulla superficie delle cellule--come sostituto per tre delle gene-inserzioni standard di fattore di trascrizione.

“Questo risultato indica che infine potremmo potere fare IPSCs senza mettere qualche cosa nel nucleo delle cellule, che potenzialmente significa che queste cellule staminali avranno meno mutazioni e migliori beni globali,„ ha detto lo studio l'autore Kristin senior Baldwin, professore associato nel dipartimento di TSRI della neuroscienza.

IPSCs può essere fatto dalle proprie celle dei pazienti ed ha un gran numero di usi potenziali nelle terapie cellulari e nella rigenerazione personali dell'organo. Tuttavia, nessuno degli usi clinici preveduti di IPSCs ancora è stato realizzato, in parte a causa dei rischi in questione nella fabbricazione loro.

La procedura standard di induzione di IPSC, elaborata una decade fa e conosciuta come OSKM, comprende l'inserzione nelle celle adulte dei geni per quattro proteine di fattore di trascrizione: Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc. Con questi geni aggiunti e attivi, le proteine che di fattore di trascrizione codificano sono prodotte ed a loro volta riprogrammano le celle per trasformarsi in in IPSCs.

Un problema con questa procedura è che gli eventi di inserzione o la sovrapproduzione virali dei fattori riprogrammanti nucleari possono danneggiare il DNA delle cellule in un modo che gira la cella cancerogena. Un altro è che questo riprogrammare nucleare rende tipicamente una collezione di IPSCs con i beni variabili. “Questa variabilità può essere un problema anche quando stiamo utilizzando IPSCs nel laboratorio per lo studio delle malattie,„ Baldwin ha detto.

Al contrario, durante lo sviluppo animale ordinario, l'identità delle cellule è alterata dai segnali molecolari che entrano dall'esterno della cella ed inducono i cambiamenti nell'attività di gene, senza alcune inserzioni rischiose di DNA. Per trovare le vie naturali gradisca questi--attraverso quali celle ordinarie potrebbero trasformarsi in IPSCs--Baldwin ed il suo laboratorio hanno collaborato con il laboratorio di TSRI di Richard Lerner, il professore di Lita Annenberg Hazen dell'immunochimica. Lerner ha aiutato il pioniere lo sviluppo e la selezione di grandi librerie degli anticorpi umani per l'individuazione le droghe basate a anticorpo nuove e delle sonde scientifiche.

In questo caso, il gruppo, compreso il dottorando Joel W. Blanchard ed il socio di ricerca postdottorale Jia Xie, che erano autori principali, ha installato una libreria di circa 100 milione anticorpi distinti e la ha usata per trovare c'è ne che potrebbero sostituire i fattori di trascrizione di OSKM.

In una serie di esperimenti iniziale, i ricercatori hanno provato ad identificare gli anticorpi che possono sostituire sia Sox2 che il c-Myc. Hanno stabilito una grande popolazione delle celle del fibroblasto del mouse--usato spesso per fare IPSCs negli esperimenti--ed inserito i geni per gli altri due fattori di trascrizione, Oct4 e Klf4. Dopo hanno aggiunto la loro libreria enorme dei geni dell'anticorpo alla popolazione delle celle, tali che ogni cella ha finito contenendo i geni per uno o più degli anticorpi.

Gli scienziati potrebbero poi osservare quale delle celle hanno cominciato a formare le colonie della cellula staminale--indicando che uno degli anticorpi prodotti da quelle celle aveva sostituito con successo le funzioni di Sox2 e di c-Myc ed aveva avviato l'opzione nell'identità delle cellule. L'ordinamento del DNA di queste celle ha permesso che i ricercatori determinassero gli anticorpi responsabili.

In questo modo, il gruppo di TSRI ha scoperto due anticorpi che possono essere sostituiti per sia Sox2 che c-Myc ed in un simile insieme delle prove hanno trovato due anticorpi che possono sostituire un terzo fattore di trascrizione, Oct4. Gli scienziati hanno indicato che invece di inserimento dei questi geni di fattore di trascrizione potrebbero fornire semplicemente gli anticorpi alle celle del fibroblasto nella cultura.

In questo studio iniziale, gli scienziati non potevano trovare gli anticorpi che sostituiscono la funzione del quarto fattore di trascrizione di OSKM, Klf4. Tuttavia, Baldwin prevede che con selezione più estesa lei ed i suoi colleghi finalmente trovino i sostituti dell'anticorpo per Klf4 pure. “Quell'che penso sta andando richiederci alcuni più anni per capire,„ ha detto.

L'approccio della anticorpo-selezione in linea di principio permette che gli scienziati non solo trovino gli anticorpi che possono sostituire i fattori di trascrizione di OSKM, ma anche studino le vie naturali di segnalazione con cui questi anticorpi funzionano.

In una prova di questo principio, gli scienziati hanno trovato che una delle legature degli anticorpi di Sox2-replacing ad una proteina sulla membrana cellulare ha chiamato Basp1. Questo evento dell'associazione blocca l'attività normale di Basp1 e così elimina gli ostacoli su WT1, una proteina di fattore di trascrizione che funziona nel nucleo delle cellule. WT1, liberato, poi altera l'attività dei geni multipli, infine compreso Sox2, per promuovere lo stato della cellula staminale facendo uso di un ordine differente degli eventi che quando usando l'originale che riprogramma i fattori.

WT1 (il tumore di Wilms 1) overproduced in alcuni cancri ed è considerato un oncogene. Quel fatto evidenzia un valore aggiunto di tali studi: per aiutare gli scienziati a capire la relazione fra sviluppo della cellula tumorale e lo stato della cellula staminale.

I ricercatori di TSRI ora pianificazione gli studi più grandi e più complessi della anticorpo-selezione facendo uso delle cellule umane piuttosto che le celle del mouse.