Los investigadores apuntan crear organoids más auténticos para la prueba de la droga, trasplante

Los embriones humanos comienzan como masa minúscula de las células que están aun así. El primer paso en el crecimiento de una bola homogénea de células en un individuo complejo con los órganos y los tejidos distintos está para que las células dividan en poblaciones distintas. Los científicos en los institutos de Gladstone han modelado este primer paso en el revelado humano en un laboratorio con el objetivo de una mejor comprensión cómo los órganos forman. Con este conocimiento, esperan crear organoids más auténticos que se puedan utilizar para la prueba, la enfermedad que modela, y potencialmente incluso el trasplante de la droga.

El nuevo estudio, publicado en eLife, es el resultado de una colaboración entre los investigadores mayores Todd McDevitt, doctorado de Gladstone, y Bruce Conklin, Doctor en Medicina. Los investigadores corrigieron a los grupos de células madres pluripotent humanas--cuáles tienen la capacidad de cambiar en cualquier célula pulse hacia adentro la carrocería--para imponer silencio a los genes importantes para los mecánicos celulares. Los cambios incitaron las células moverse alrededor y uno mismo-ordenar hasta que fueran divididos en dos grupos: los que habían sido manipuladas y los que no tenían. Esta división física influenció final qué tipo de células se convirtieron en.

“Cuando usted cambia solamente una porción de las células, ordenan de una manera muy específica que sea evocadora de las maneras diferentes que las células ordenan en el embrión temprano para crear el tejido complejo,” dijo a Ashley Libby, el primer autor en el estudio y un estudiante de tercer ciclo en Gladstone vigiló por McDevitt y Conklin. “En este estudio, nos centramos en cambios mecánicos--cosas que influencian cómo obran recíprocamente las células el uno con el otro.”

Los investigadores utilizaron una variación del genoma de CRISPR que corregía para imponer silencio temporalmente, o apagan, uno de dos diversos genes en las células. El primer gen, llamado CDH1, actúa como el velcro para ayudar a las células para adherir junto, con como atar a tener gusto. Las células con el gen impuesto silencio CDH1 agrupado junto en las pequeñas islas, rodeadas por los atados de células inalteradas. Este tipo de segregación ocurre muchas veces durante el revelado, incluyendo durante el primero tiempo cuando las células comienzan a ordenar en diversas capas que se conviertan en eventual sistemas del órgano.

En otro grupo de células, los investigadores impusieron silencio al gen ROCK1, que cambia cómo es flexible es la célula. Cambiando la flexibilidad de las influencias de la célula como de bien puede tirar físicamente en sus vecinos, con células más rígidas ejerciendo más fuerza. Las células vecinas tienen a menudo adaptabilidad e influencia diversas en uno otra durante el revelado del tejido. Al reconstruir este efecto en el laboratorio, las células con un gen intacto ROCK1 eran más rígidas y tiradas en el centro, mientras que las células más suaves que faltaron el gen fueron activadas al exterior, creando un anillo. Varias configuraciones del anillo emergen a través del curso del revelado, incluyendo durante la formación del limbo.

Interesante, imponer silencio a los genes cambió no sólo el comportamiento inmediato de las células corregidas, pero también su identidad futura mientras que comenzaron a madurarse. Cuál es más, estos cambios influenciaron las células vecinas inéditas también, predisponiéndolas para convertirse en un diverso tipo de la célula.

“Si las células siguen siendo homogéneas, usted no puede conseguir tejidos para formar,” dijo a McDevitt, que es también profesor en el departamento de la bioingeniería y de las ciencias terapéuticas en Uc San Francisco. “Una acción que rompe la simetría necesita ocurrir para crear el arsenal diverso de la célula pulsa necesario para formar tejidos y órganos de funcionamiento. Habíamos observado esto antes, pero no sabíamos controlarlo en un estudio experimental hasta ahora.”

El nuevo conocimiento sobre cómo la organización física de células influencia su identidad provee de investigadores un método más robusto para crear organoids--órganos miniatura, simplistas que se desarrollan de las células madres.

“La mayoría de los científicos y de los ingenieros utilizan aproximaciones de arriba hacia abajo para imponer restricciones ante el sistema y entonces ver cómo responden las células,” McDevitt dijo. “En lugar de otro, estamos perturbando algo que está dentro de una célula, que es más verdad a cómo un órgano se convierte.”

Bastante que activando las células en una dirección u otra usando moldes o el andamio, el equipo de investigación encontró una manera de imitar el revelado normal a través de los cambios en la expresión génica que influencian la transmisión de señales y la organización de la célula. Esto podía permitir que ellas creen eventual mejores organoids para estudiar la formación del embrión y el revelado de defectos congénitos, así como la formación de tejidos humanos más complejos.

Fuente: https://gladstone.org/about-us/news/scientists-mimic-earliest-stages-human-development