Använda CRISPR till jordbruksprodukter framkallade Pluripotent Stemceller

Thought LeadersDr. Sheng DingSenior Investigator, Gladstone InstitutesProfessor of Pharmaceutical Chemistry, UCSFAn interview with Dr. Sheng Ding, PhD, conducted by Kate Anderton, BSc

Hur skilja sig åt framkallade pluripotent stemceller från foster- stemceller? Vilka methodologies vart har den van vid jordbruksprodukter framkallat pluripotent stemceller i förflutnan?

I benämner av cellen fungerar, eller den potentiella cellen, framkallade pluripotent stemceller är identisk till foster- stemceller. Det är egentligen målet av danande framkallade pluripotent stemceller.

Kreditera: nobeastsofierce/Shutterstock.com

Den molekylära och funktionella rekvisitan av framkallade pluripotent stemceller är identisk till foster- stemceller, men framkallade pluripotent stemceller härledas från somatiska celler.

Dessa somatiska celler kan isoleras från vuxna silkespapper liksom flå, blod eller något annat lätt tillgängligt silkespapper, men foster- stemceller kan endast härledas från ett embryo på en närmare detalj arrangerar i utveckling; denkallade blastocysten arrangerar.

Bruket av foster- celler är kontroversiellt, som embryot är den typisk förstörda för att isolaten stemcellerna. Det är därför den framkallade pluripotent stemcellen har blivit sulakällan av stemceller för många forskare. De har den samma molekylära och funktionella rekvisitan men skilja sig åt från foster- stemceller vid deras källa.

Vilka utmaningar vänder mot forskare, när den kommer till arbetet med stemceller? Varför är det viktigt att nya metoder framkallas?

Framkallade pluripotent stemceller frambragtes först, vid overexpressing av fyra som transkription dela upp i faktorer i den somatiska cellen. Dessa dela upp i faktorer transkription levereras exogenously in i den somatiska cellen, var de programmerar om cellen för att bli en pluripotent stemcell.

Det var den original- metoden som framkallades av Yamanaka och hans lag, som segrade en Nobel pris några år sedan. Det är en mycket kraftig teknik som är för närvarande van vid frambringar framkallade pluripotent stemceller för en lång räcka av applikationer.

Emellertid kan att ha en olik metod för att frambringa framkallade pluripotent stemceller erbjuda nya fördelar. Det är därför, efter den original- upptäckten av framkallade pluripotent stemceller över ett årtionde sedan, forskare i stemcellen sätter in har varit prövas att identifiera och fungera på framkallning av nya metoder för att frambringa den samma celltypen.

Jag funderare detta är riktig för någon ny teknik, har någon ska given teknologi bestämda begränsningar, och folket att ska önskar bestämt alltid att förbättra eller identifiera nya metoder för att göra den samma materiella produkten eller samma. I detta fall försöker folket att göra den samma typen av celler.

Att ha en olik metod kan tilltala bestämda begränsningar som är tillhörande med föregående metoder och, kan erbjuda bestämda fördelar benämner in av terapeutiskt eller även non-terapeutiska applikationer.

Please skisserar din nya forskning som gäller stemceller.

Vår involverade senaste upptäckt forma om systemet CRISPR-Cas9 och genom att använda det för att skapa framkallade pluripotent stemceller.

Som du kan veta, planlades CRISPR ursprungligen för att redigera en specifik gen, eller DNA ordnar.

För detta har CRISPR-systemet två att ha som huvudämne delar. En är en vägledaRNA, som är van vid lokaliserar en närmare detalj ordnar i genom, och annat är ett van vid snitt för enzym uppsätta som målregionen av DNA.

I våra experiment underhöll vi Cas9en, eller CRISPR-genomlocalizationen fungerar, men inactivated DNA-klippet fungerar. Överst av det, fixerade vi en transcriptional aktivering dela upp i faktorer med proteinet Cas9, så att vi kunde aktivera transkription på ett specifikt genomic läge.

Detta betydde att det, i stället för introduktion av fyrana omprogrammering dela upp i faktorer in i den somatiska cellen, oss använde CRISPR-aktiveringssystemet för att aktivera transkription på en specifik locus för att framkalla omprogrammering in i en fenotyp för stemcell.

Varför genom att använda CRISPR i forskning för stemcell är en sådan befordran?

Vår studie frambragte ett nummer av nya rön eller framflyttningar. Firstly använde vi CRISPR för att framkalla transcriptional aktivering på ett specifikt genomic läge. Detta är grundläggande olikt från att leverera omprogrammeringen dela upp i faktorer in i cellen.

Huruvida skulle denna nya methodology även arbete och vad den bakomliggande mekanismen av denna nya methodology var föregående okänd. Så var vi först uppsättningen ut som huruvida bedömer detta, även möjligheten och vad mekanismen skulle är bak detta grundläggande olikt bearbetar.

Det är en sorterar av att finna, en ha som huvudämne för- i vår studie. Vi bevisade, att det var möjligheten som använder CRISPR för att programmera om somatiska celler och började definition methodologyen bak detta processaa.

Secondly kan denna methodology erbjuda en olik säkerhet profilerar för att producera framkallade pluripotent stemceller, som tilltalar föregående bekymmer som är tillhörande med carcinogenicityen av introduktion som programmerar om, dela upp i faktorer exogenously.

Avslutningsvis kan denna metod lättare eller klart att anpassa för i-vivo genetisk omprogrammering, var du kan använda ett system för singelgenleverans för att uppnå aktivering av multipelgener.

De van vid generna programmerar om en cell som använder den traditionella metoden, kan vara ganska stora, menande bruket av en singelvektor är omöjliga. En singelvektor kan inte encompass alla fyra generna eller kan inte uttryckligt alla fyra generna i en cell.

I stället för introduktion av gener, använder CRISPR-systemet en mycket kortare region av vägleder RNA för att lokalisera, och att aktivera transkription av uppsätta som mål gener. Du kan lätt hysa fem, tio eller mer gener i en singelvektor. Det är en teknisk skillnad för ha som huvudämne med detta system.

Kreditera: Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock.com

Är vad begränsningarna av att använda CRISPR till jordbruksprodukter framkallade pluripotent stemceller?

En begränsning av utveckling av framkallade pluripotent stemceller som använder den original- metoden, var säkerheten profilerar av cellerna.

De traditionella att närma sig av somatisk omprogrammering, var de fyra generna levereras exogenously in i en åtskild cell kan frambringa tumorigenic celler. Det tänks för att vara tack vare ståndaktigheten av de utländska generna i den framkallade pluripotent stemcellen.

Också kan omprogrammering genom att använda den original- metoden vara ofullständig och att lämna någon somatisk cell epigenetic minne. Det är en programmerande om effektivitet utfärdar egentligen.

Mekanismen som vi använde i vår senaste studie, var mycket olik. Vi är stilla i det processaa av att karakterisera säkerheten och effektiviteten av frambragda celler genom att använda denna ändrade version av CRISPR-systemet. Givet faktumet, att vår metod inte introducerar de utländska programmerande om gener, aktiverar vi generna ganska, än ge cellen med en extrahjälp kopiera, eller multipeln kopierar av utländska gener.

Detta dela upp i faktorer hjälpmedlet, att vi inte har de samma säkerhetsbekymmren som innan, som vi inte ger celler med utländsk oncogenic omprogrammering. I stället aktiverar vi transkription av gener som är redan närvarande i cellen.

Vi återstår fullständigt att karakterisera rekvisitan av framkallade pluripotent stemceller som på så sätt produceras. Varje att närma sig ska har dess egna pros - och - lurar, men ha en olik methodology att ska var ganska användbar benämner in av lösning av föregående begränsningar.

I framtiden används du funderare framkallade pluripotent ska stemceller rutinmässigt i forskning och behandling?

Framkallade pluripotent stemceller (iPSCs) redan används rutinmässigt i olika forskningapplikationer. För närvarande testas iPSC-härledde celltyper i en spänna av kliniska studier, så nytt metoder eller avancerat i den ska sätta in låter för ett även mer stor numrerar av applikationer, både i forskning och terapi.

Kreditera: Ci-foto/Shutterstock.com

Vilka applikationer finns det för framkallade pluripotent stemceller i forskning och behandling? Ska vilka alternativ den ger till tålmodig?

Ha som huvudämneapplikationerna av framkallade pluripotent stemceller (iPSCs) är tvåfaldiga. En använder framkallade pluripotent stemceller för att framkalla modellerar system av människasjukdomar, som kan vara van vid bättre förstår människasjukdomar och framkallar nya behandlingar.

Framkallade pluripotent stemceller kan inte användas, som det är till festmänniskasjukdomen. De måste göras åtskillnad mellan in i specifika celltyper som ska används för terapi.

Så en annan fördel använder iPSCs som har gjorts åtskillnad mellan in i silkespapper-närmare detalj celltyper till festsjukdomar, eller skador, var de silkespapper-närmare detalj celltyper i vårt eget förkroppsligar, har varit borttappada. Till exempel testar folket redan den pluripotent stemen cell-härledde celler för behandling av sjukdomar av syna, bukspottkörtel.

Ett exempel, var iPSCs kan användas i framtiden, är ett försök som använder för närvarande foster- celler för stemen för stemcellen härledde för att framkalla beta celler för behandlingen av typ mig sockersjuka. Igen därför att iPSCs är identiska till foster- stemceller in, benämner av molekylär och funktionell rekvisita, det är begripligt att denhärledde bukspottkörtel- beta cellen kunde användas i stället.

Flera företag förbereder antingen foster- stemceller eller iPSC-härledde dopamineneurons för Parkinsons sjukdom och hjärt- muskelceller för hjärtafel.

Gör vad dig funderare som framtiden rymmer för stemcell forskar?

Jag funderare oss är stilla på en nätt tidigt stadium i forskning för stemcell. Ha som huvudämne framflyttningar över det sist årtiondemedlet, att vi kan nu framkalla våra egna pluripotent stemceller ganska klart, och gör åtskillnad mellan de celler in i en variation av silkespappret, och organ-närmare detalj cellen skrivar.

Vi kan även använda vårt iscensätta att närma sig till specifika silkespapper för tankeskapelsen, och organ och att låta oss framkalla mycket bättre överenskommelse av människasjukdomar som använder stemcellen, modellerar. Också som jag nämnde föregående, ser vi nu att några av de typer för cellen för stemcellen härledde specifika skriver in kliniska studier.

I de nästa 10 till 20 åren ska vi ser bestämt en explosion av olika applikationer av stemceller i forskning och i terapi. Jag förmiddaglovande person, att den regenerative medicinen som använder åtskilda celltyper som härleddes från framkallade pluripotent stemceller ska, är van vid fest många olika sjukdomar och skador.

Var kan avläsare finna mer information?

Om Dr. Sheng Ding

Dr. Ding är en hög utredare på resväskainstitutet av den kardiovaskulära sjukdomen och professorn i avdelningen av farmaceutisk kemi på universitetar av Kalifornien San Francisco (UCSF).

Dr. Ding har bana väg för utvecklingen, och applikationen av innovativt kemiskt att närma sig till biologi och regeneration för stemcell. Hans arbete har fokuserat på upptäckt, och att karakterisera nya lilla molekylar, som kan kontrollera olika cellöden och fungerar, inklusive underhåll för stemcell, aktiveringen, differentiering och omprogrammering i olikt utvecklings- arrangerar och silkespapper.

Dr. Ding är en medlem av flera yrkesmässiga grupper, däribland det kemiska samhället för amerikanen, amerikansamhället för cellbiologi och landskampsamhället för forskning för Stemcell. Han har mottagit en variation av heder, däribland namnges ett av det bästa fem folket av 2009 av forskare.