Os cientistas de TSRI encontram a aproximação nova para reprogram pilhas adultas ordinárias em IPSCs

Os cientistas no The Scripps Research Institute (TSRI) encontraram uma aproximação nova ao “reprogramming” de pilhas adultas ordinárias em células estaminais.

Em um estudo publicado hoje em um papel em linha avançado na biotecnologia da natureza, os cientistas de TSRI seleccionaram uma biblioteca de 100 milhão anticorpos e encontraram diversos que podem ajudar a reprogram maduro pele-como pilhas nas células estaminais conhecidas como células estaminais pluripotent induzidas (IPSCs).

Fazer IPSCs de uns tipos mais maduros de pilhas envolve normalmente as inserções de quatro genes do factor da transcrição no ADN daquelas pilhas. Os anticorpos identificados pelos cientistas podem ser aplicados às pilhas maduras--onde ligam às proteínas na superfície da pilha--como um substituto para três das gene-inserções padrão do factor da transcrição.

“Este resultado sugere que finalmente nós possamos poder fazer IPSCs sem pôr qualquer coisa no núcleo de pilha, que significa potencial que estas células estaminais terão menos mutações e melhores propriedades totais,” disse o estudo autor Kristin superior Baldwin, professor adjunto no departamento de TSRI da neurociência.

IPSCs pode ser feito de próprias pilhas dos pacientes, e tem uma multidão de usos potenciais em terapias de pilha e na regeneração personalizadas do órgão. Contudo, nenhum dos usos clínicos previstos de IPSCs foi realizado ainda, na parte devido aos riscos envolvidos em fazê-los.

O procedimento padrão da indução de IPSC, desenvolvido uma década há e conhecido como OSKM, envolve a inserção em pilhas adultas dos genes para quatro proteínas do factor da transcrição: Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc. Com estes genes adicionados e activos, as proteínas que do factor da transcrição codificam são produzidas e reprogram por sua vez as pilhas para transformar-se IPSCs.

Um problema com este procedimento é que os eventos da inserção ou a superproduçao viral dos factores reprogramming nucleares podem danificar o ADN da pilha em uma maneira que gire a pilha cancerígeno. Outro é que este reprogramming nuclear rende tipicamente uma coleção de IPSCs com propriedades variáveis. “Esta variabilidade pode ser um problema mesmo quando nós estamos usando IPSCs no laboratório estudando doenças,” Baldwin disse.

Ao contrário, durante a revelação animal ordinária, a identidade da pilha é alterada pelos sinais moleculars que vêm dentro fora da pilha e induzem mudanças na actividade de gene, sem nenhumas inserções arriscadas do ADN. Para encontrar caminhos naturais goste destes--através de que pilhas ordinárias poderiam ser transformadas em IPSCs--Baldwin e seu laboratório teamed acima com o laboratório de TSRI de Richard Lerner, professor de Lita Annenberg Hazen da imunoquímica. Lerner ajudou o pioneiro a revelação e a selecção de grandes bibliotecas de anticorpos humanos para encontrar drogas anticorpo-baseadas novas e pontas de prova científicas.

Neste caso, a equipe, incluindo o aluno diplomado Joel W. Blanchard e o investigador associado pos-doctoral Jia Xie, que eram autores principais, estabelece uma biblioteca de aproximadamente 100 milhão anticorpos distintos e usou-a para encontrar alguns que poderiam substituir para factores da transcrição de OSKM.

Em um grupo de experiências inicial, os pesquisadores tentaram identificar os anticorpos que podem substituir Sox2 e c-Myc. Estabeleceram uma grande população de pilhas do fibroblasto do rato--usado frequentemente para fazer IPSCs nas experiências--e introduzido os genes para os outros factores de duas transcrições, Oct4 e Klf4. Em seguida adicionaram sua biblioteca enorme de genes do anticorpo à população das pilhas, tais que cada pilha terminou acima de conter os genes para uns ou vários dos anticorpos.

Os cientistas poderiam então observar qual das pilhas começou a formar colônias de célula estaminal--indicando que um dos anticorpos produzidos por aquelas pilhas tinha substituído com sucesso as funções de Sox2 e de c-Myc e tinha provocado o interruptor na identidade da pilha. Arranjar em seqüência o ADN destas pilhas permitiu que os pesquisadores determinassem os anticorpos responsáveis.

Desta maneira, a equipe de TSRI descobriu dois anticorpos que podem ser substituídos para Sox2 e c-Myc, e em um grupo similar de testes encontrou dois anticorpos que podem substituir um terceiro factor da transcrição, Oct4. Os cientistas mostraram que em vez de introduzir estes genes do factor da transcrição poderiam simplesmente fornecer os anticorpos às pilhas do fibroblasto na cultura.

Neste estudo inicial, os cientistas eram incapazes de encontrar os anticorpos que substituem a função do quarto factor da transcrição de OSKM, Klf4. Contudo, Baldwin espera que com selecção mais extensiva e seus colegas eventualmente encontrarão substitutos do anticorpo para Klf4 também. “Esse que eu penso está indo tomar-nos alguns mais anos para figurar para fora,” disse.

A aproximação da anticorpo-selecção permite em princípio que os cientistas não somente encontrem os anticorpos que podem substituir factores da transcrição de OSKM, mas igualmente estudem os caminhos naturais da sinalização com que estes anticorpos trabalham.

Em uma prova deste princípio, os cientistas encontraram que um dos ligamentos dos anticorpos de Sox2-replacing a uma proteína na membrana de pilha chamou Basp1. Este evento obrigatório obstrui a actividade normal de Basp1 e remove assim as limitações em WT1, uma proteína do factor da transcrição que trabalhe no núcleo de pilha. WT1, desencadeado, altera então a actividade de genes múltiplos, incluindo finalmente Sox2, para promover o estado da célula estaminal usando um pedido diferente dos eventos do que ao usar o original que reprogramming factores.

WT1 (tumor 1 de Wilms) overproduced em alguns cancros e é considerado um oncogene. Esse facto destaca um valor adicionado de tais estudos: para ajudar cientistas a compreender o relacionamento entre a revelação da célula cancerosa e o estado da célula estaminal.

Os pesquisadores de TSRI planeiam agora estudos maiores, mais complexos da anticorpo-selecção usando pilhas humanas um pouco do que pilhas do rato.