Os pesquisadores apontam criar uns organoids mais autênticos para o teste da droga, transplantação

Os embriões humanos começam como uma massa minúscula das pilhas que são todos os mesmas. A primeira etapa no crescimento de uma bola homogénea das pilhas em um indivíduo complexo com órgãos e os tecidos distintos é para que as pilhas dividam-se em populações distintas. Os cientistas nos institutos de Gladstone modelaram esta primeira etapa na revelação humana em um laboratório com o objectivo da melhor compreensão como os órgãos formam. Com este conhecimento, esperam criar uns organoids mais autênticos que possam ser usados para o teste, a doença que modelam, e potencial mesmo a transplantação da droga.

O estudo novo, publicado no eLife, é o resultado de uma colaboração entre investigador superiores Todd McDevitt, PhD, e Bruce Conklin de Gladstone, DM. Os pesquisadores editaram grupos de células estaminais pluripotent humanas--quais têm a capacidade para mudar em toda a pilha dactilografe dentro o corpo--para silenciar os genes importantes para mecânicos celulares. As alterações alertaram as pilhas mover-se ao redor e auto-organizar até que estiveram divididas em dois grupos: aqueles que tinham sido manipuladas e aqueles que não tiveram. Esta divisão física influenciou finalmente que tipo de pilhas se transformariam.

“Quando você muda somente uma parcela das pilhas, organizam em uma maneira muito específica que seja reminiscente das maneiras diferentes que as pilhas organizam no embrião adiantado para criar o tecido complexo,” diga Ashley Libby, o primeiro autor no estudo e em um aluno diplomado em Gladstone supervisionou por McDevitt e por Conklin. “Neste estudo, nós centramo-nos sobre mudanças mecânicas--coisas que influenciam como as pilhas interagem um com o outro.”

Os pesquisadores usaram uma variação do genoma de CRISPR que edita para silenciar temporariamente, ou desligam-na, um de dois genes diferentes nas pilhas. O primeiro gene, chamado CDH1, actua como o Velcro para ajudar pilhas a colar junto, com como a ligação a gostar. As pilhas com o gene CDH1 silenciado aglutinado junto nas ilhas pequenas, cercadas por conjuntos de pilhas inalteradas. Este tipo de segregação ocorre muitas vezes durante a revelação, incluindo durante a fase a mais adiantada quando as pilhas começam organizar nas camadas diferentes que se transformam eventualmente sistemas do órgão.

Em um outro grupo de pilhas, os pesquisadores silenciaram o gene ROCK1, que muda como flexível a pilha é. Mudando a flexibilidade das influências da pilha como bom pode fisicamente puxar em seus vizinhos, com as pilhas mais duras que exercem mais força. As pilhas vizinhas têm frequentemente a flexibilidade e a influência de variação em um outra durante a revelação do tecido. Ao recrear este efeito no laboratório, as pilhas com um gene ROCK1 intacto eram mais duras e puxadas no centro, quando as pilhas mais macias que faltaram o gene foram empurradas para a parte externa, criando um anel. Diversos testes padrões do anel emergem no decorrer da revelação, incluindo durante a formação do membro.

Interessante, silenciar os genes mudou não somente o comportamento imediato das pilhas editadas, mas igualmente sua identidade futura enquanto começaram a se amadurecer. O que é mais, estas mudanças influenciaram as pilhas vizinhas não editadas também, predispor as transformar-se um tipo diferente da pilha.

“Se as pilhas permanecem homogéneas, você não pode conseguir tecidos formar,” disse McDevitt, que é igualmente um professor no departamento da tecnologia biológica e de ciências terapêuticas em Uc San Francisco. “Um evento que quebre a simetria precisa de ocorrer para criar a disposição diversa de tipos da pilha necessários para formar tecidos e órgãos de funcionamento. Nós tínhamos observado este antes, mas nós não soubemos controlá-lo até aqui em um estudo experimental.”

O conhecimento novo sobre como a organização física das pilhas influencia sua identidade fornece pesquisadores um método mais robusto para criar organoids--órgãos diminutos, simplistas que são desenvolvidos das células estaminais.

“A maioria cientistas e de coordenadores usam aproximações invertidos para impr limitações no sistema e para ver então como as pilhas respondem,” McDevitt disse. “Pelo contrário, nós somos inquietantes algo que é dentro de uma pilha, que seja mais verdadeira a como um órgão se torna.”

Um pouco do que empurrando as pilhas em um sentido ou uns outros moldes ou andaime de utilização, a equipa de investigação encontrou uma maneira de imitar a revelação normal através das mudanças na expressão genética que influenciam a sinalização e a organização da pilha. Isto podia permitir que criem eventualmente melhores organoids para estudar a formação do embrião e a revelação de defeitos congenitais, assim como a formação de uns tecidos humanos mais complexos.