Usando CRISPR para producir a las células madres inducidas de Pluripotent

Thought LeadersDr. Sheng DingSenior Investigator, Gladstone InstitutesProfessor of Pharmaceutical Chemistry, UCSF

¿Cómo las células madres pluripotent inducidas difieren de las células madres embrionarias? ¿Qué metodologías sido la producción usada ha inducido a las células madres pluripotent en el pasado?

En términos de potencial de la función de la célula o de la célula, las células madres pluripotent inducidas son idénticas a las células madres embrionarias. Ésa es realmente la meta de hacer a las células madres pluripotent inducidas.

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Las propiedades moleculares y funcionales de células madres pluripotent inducidas son idénticas a las células madres embrionarias, pero derivan a las células madres pluripotent inducidas de las células somáticas.

Estas células somáticas se pueden aislar de tejidos adultos tales como la piel, sangre o cualquier otro tejido fácilmente accesible, pero las células madres embrionarias pueden ser derivadas solamente de un embrión en un escenario específico en el revelado; el supuesto escenario del blastocyst.

El uso de células embrionarias es polémico, pues el embrión se destruye típicamente para aislar a las células madres. Por eso la célula madre pluripotent inducida ha hecho la única fuente de las células madres para muchos investigadores. Tienen las mismas propiedades moleculares y funcionales pero difieren de las células madres embrionarias por su fuente.

¿Qué retos los científicos hacen frente cuando se trata del trabajo con las células madres? ¿Por qué es importante que los nuevos métodos están desarrollados?

Overexpressing generaron a las células madres pluripotent inducidas primero cuatro factores de la transcripción en la célula somática. Estos factores de la transcripción exógeno se entregan en la célula somática, donde reprograman la célula para sentir bien a una célula madre pluripotent.

Ése era el método original desarrollado por Yamanaka y sus personas, que ganaron un Premio Nobel Hace unos años. Es una técnica muy potente que se utiliza actualmente para generar a las células madres pluripotent inducidas para una amplia gama de usos.

Sin embargo, tener un método diferente para generar a las células madres pluripotent inducidas puede ofrecer nuevas ventajas. Por eso, desde el descubrimiento original de células madres pluripotent inducidas durante hace una década, los investigadores en el campo de la célula madre han estado intentando determinar y trabajar en desarrollar nuevos métodos para generar el mismo tipo de la célula.

Pienso que esto es verdad para cualquier nueva tecnología, cualquier tecnología dada tendrá ciertas limitaciones y la gente querrá ciertamente siempre perfeccionar o determinar nuevos métodos para hacer el mismo producto o el mismo material. En este caso, la gente está tentativa hacer el mismo tipo de células.

Tener un método diferente puede dirigir ciertas limitaciones asociadas a métodos anteriores y puede ofrecer ciertas ventajas en términos de usos terapéuticos o aún no terapéuticos.

Contornee por favor su investigación reciente que implica a las células madres.

Nuestro último descubrimiento implicó el reajustar del sistema CRISPR-Cas9 y usarlo para crear indujo a las células madres pluripotent.

Como usted puede saber, CRISPR fue diseñado originalmente para corregir un gen específico o serie de la DNA.

Para esto, el sistema de CRISPR tiene dos componentes importantes. Uno es un ARN de la guía, que se utiliza para localizar una serie específica en el genoma, y la otra es una enzima usada para cortar la región del objetivo de DNA.

En nuestros experimentos, mantuvimos la función de la localización del genoma de Cas9, o de CRISPR, pero desactivamos la función del corte de la DNA. Encima de eso, fundimos un factor transcriptivo de la activación con la proteína Cas9 de modo que pudiéramos activar la transcripción en una situación genomic específica.

Esto significó que en vez de introducir los cuatro factores de reprogramación en la célula somática, utilizábamos el sistema de la activación de CRISPR para activar la transcripción en un lugar geométrico específico para inducir la reprogramación en un fenotipo de la célula madre.

¿Por qué es con CRISPR en la investigación de la célula madre tal adelanto?

Nuestro estudio generó varias nuevos conclusión o avances. En primer lugar, utilizamos CRISPR para inducir la activación transcriptiva en una situación genomic específica. Esto es fundamental diferente de entregar los factores de reprogramación en la célula.

Si esta nueva metodología incluso trabajaría y cuál el mecanismo subyacente de esta nueva metodología era previamente desconocido. Así pues, primero nos establecimos para fijar si esto era incluso posible y cuáles el mecanismo sería detrás de este proceso fundamental diverso.

Ésa es una clase de encontrar, un avance importante en nuestro estudio. Probamos que era posible utilizar CRISPR para reprogramar las células somáticas y comenzamos a definir la metodología detrás de este proceso.

En segundo lugar, esta metodología puede ofrecer un diverso perfil de seguro para producir a las células madres pluripotent inducidas, que dirige las preocupaciones anteriores asociadas a la carcinogenicidad de introducir factores de reprogramación exógeno.

Pasado, este método se puede adaptarse más fácilmente o fácilmente para la reprogramación genética in vivo, donde usted puede utilizar un único sistema de envío del gen para lograr la activación de genes múltiples.

Los genes usados para reprogramar una célula usando el método tradicional pueden ser muy grandes, significando que el uso de un único vector es imposible. Un único vector no puede abarcar los cuatro genes ni puede expresar los cuatro genes en una célula.

En vez de introducir genes, el sistema de CRISPR utiliza una región mucho más corta de ARN de la guía para localizar y para activar la transcripción de los genes del objetivo. Usted puede acomodar fácilmente cinco, diez o más genes en un único vector. Eso es una diferencia técnica importante con este sistema.

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¿Cuáles son las limitaciones de usar CRISPR para producir a las células madres pluripotent inducidas?

Una limitación de generar a las células madres pluripotent inducidas usando el método original era el perfil de seguro de las células.

La aproximación tradicional de la reprogramación somática, donde los cuatro genes exógeno se entregan en una célula distinguida puede generar las células tumorigenic. Es probablemente debido a la persistencia de los genes no nativos en la célula madre pluripotent inducida.

También, la reprogramación usando el método original puede ser incompleta, dejando a un poco de célula somática memoria epigenética. Eso es realmente una entrega de reprogramación de la eficiencia.

El mecanismo que utilizamos en nuestro último estudio era muy diferente. Todavía estamos en curso de caracterizar el seguro y la eficiencia de las células generadas usando esta versión modificada del sistema de CRISPR. Dado el hecho de que nuestro método no introduce esos genes de reprogramación no nativos, activamos los genes bastante que proveyendo de la célula una copia extra o copias múltiples de genes no nativos.

Esto significa que no tenemos las mismas preocupaciones del seguro que antes, pues no proveemos de las células factores de reprogramación oncogénicos no nativos. En lugar, activamos la transcripción de los genes que están ya presentes en la célula.

Permanecemos caracterizar totalmente las propiedades de las células madres pluripotent inducidas producidas de esta manera. Cada aproximación tendrá sus propios pros - y - contra, pero tener una diversa metodología será muy útil en términos de vencer limitaciones anteriores.

¿En el futuro, usted piensa a las células madres pluripotent inducidas será utilizado rutinario en la investigación y el tratamiento?

Utilizan a las células madres pluripotent (iPSCs) inducidas ya rutinario en diversos usos de la investigación. Actualmente, los tipos iPSC-derivados de la célula se están probando en un alcance de estudios clínicos, así que los nuevos métodos o avance en el campo permitirán un número incluso mayor de usos, en la investigación y terapéutica.

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¿Qué usos hay para las células madres pluripotent inducidas en la investigación y el tratamiento? ¿Qué opciones ofrecerá a los pacientes?

Los usos mayores de células madres pluripotent inducidas (iPSCs) son dobles. Uno está utilizando a las células madres pluripotent inducidas para desarrollar los sistemas modelo de enfermedades humanas, que se pueden utilizar para entender mejor enfermedades humanas y para desarrollar nuevos tratamientos.

Las células madres pluripotent inducidas no pueden ser utilizadas pues es tratar enfermedad humana. Deben ser distinguidas en los tipos específicos de la célula que se utilizarán para la terapia.

Tan otra ventaja está utilizando los iPSCs que se han distinguido en tipos tejido-específicos de la célula para tratar enfermedades o se han perdido los daños donde eso la célula tejido-específica pulsa hacia adentro nuestro propias carrocerías. Por ejemplo, la gente está probando ya las células célula-derivadas vástago pluripotent para tratar las enfermedades del aro, páncreas.

Un ejemplo donde los iPSCs pueden ser utilizados en el futuro es una juicio que está utilizando actualmente a las células madres derivadas de la célula madre embrionaria para desarrollar las células beta para el tratamiento del tipo diabetes de I. Una vez más porque los iPSCs son idénticos a las células madres embrionarias en términos de propiedades moleculares y funcionales, es concebible que la célula beta pancreática iPSC-derivada se podría utilizar en lugar de otro.

Varias compañías están preparando cualquier células madres embrionarias o neuronas iPSC-derivadas de la dopamina para la enfermedad de Parkinson y células musculares cardiacas para el paro cardíaco.

¿Qué usted piensa los asimientos futuros para la investigación de la célula madre?

Pienso que todavía estamos en un primero tiempo bastante en la investigación de la célula madre. Los avances importantes durante la última década significan que podemos ahora desarrollar a nuestras propias células madres pluripotent muy fácilmente, y distinguen esas células en una variedad de tejido y de tipos órgano-específicos de la célula.

Podemos incluso utilizar nuestras aproximaciones de la ingeniería para construir tejidos y órganos específicos, permitiendo que desarrollemos mucho mejor una comprensión de enfermedades humanas usando modelos de la célula madre. También, como mencioné previamente, ahora estamos viendo que algunos de esos tipos específicos derivados célula madre de la célula incorporan estudios clínicos.

En los 10 a 20 años próximos, veremos ciertamente una explosión de diversos usos de células madres en la investigación y en terapia. Estoy esperanzado que el remedio regenerador usando los tipos distinguidos de la célula derivados de las células madres pluripotent inducidas será utilizado para tratar muchas diversos enfermedades y daños.

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Sobre el Dr. Sheng Ding

El Dr. Ding es investigador mayor en el instituto de Gladstone de la enfermedad cardiovascular y del profesor en el departamento de la química farmacéutica en la Universidad de California San Francisco (UCSF).

El Dr. Ding ha promovido el revelado y el uso de la substancia química innovadora se acerca a la biología y a la regeneración de célula madre. Su trabajo se ha centrado en el descubrimiento y caracterizar de las pequeñas moléculas nuevas que pueden controlar diversos destinos de la célula y funcionan, incluyendo mantenimiento de la célula madre, la activación, la diferenciación y la reprogramación en diversos escenarios y tejidos de desarrollo.

El Dr. Ding es una pieza de varios grupos profesionales, incluyendo la sociedad de substancia química americana, la sociedad americana para la biología celular y la sociedad internacional para la investigación de la célula madre. Él ha recibido una variedad de honores, incluyendo el nombramiento una de las cinco personas superiores de 2009 por el científico.

Kate Anderton

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Kate Anderton

Kate Anderton is a Biomedical Sciences graduate (B.Sc.) from Lancaster University. She manages the editorial content on News-Medical and carries out interviews with world-renowned medical and life sciences researchers. She also interviews innovative industry leaders who are helping to bring the next generation of medical technologies to market.