Il nuovo studio potrebbe cambiare la nostra comprensione di come le cellule staminali si differenziano

Un nuovo studio aprente la strada piombo dai biologi di Florida State University potrebbe cambiare fondamentalmente la nostra comprensione di come le cellule staminali embrionali si differenziano nei tipi specifici delle cellule.

La ricerca, pubblicata oggi nella cellula staminale del giornale riferisce, mette in dubbio le decadi del consenso scientifico circa il comportamento delle cellule staminali embrionali come loro transizione ad ipoblasto, classe A di cella in embrioni animali che provoca gli apparati respiratori digestivi e.

David M. Gilbert, il professore distinto Taylor di J. Herbert di biologia molecolare nel dipartimento di FSU di scienza biologica, ha detto che lo studio capovolge le nozioni affermate di quando le cellule staminali embrionali tracciano una carta dei loro percorsi inalterabili verso uno stirpe fisso dell'ipoblasto -- in questo caso, il loro destino finale come celle digestive o respiratorie specifiche.

Questo documento sfida il presupposto di lunga durata che le cellule staminali embrionali rimangono abbastanza di plastica e malleabili durante le fasi più iniziali dell'impegno delle cellule. Indichiamo che le cellule staminali embrionali umane possono commettere irreversibilmente agli stirpi dell'ipoblasto -- celle del pancreas e del fegato, per esempio -- molto rapidamente.„

David M. Gilbert, il professor di biologia molecolare, dipartimento di scienza biologica, FSU

I risultati rappresentano un nuovo capitolo nello studio su differenziazione di cellula staminale embrionale, un campo che potrebbe essere chiave agli scienziati d'aiuto ed i clinici aprono le terapie migliori per un intervallo delle malattie.

Facendo uso di un protocollo specializzato sviluppato alla dalla ditta a ricupero basata a Diego ViaCyte della medicina di San, Gilbert ed i suoi collaboratori hanno esposto un campione delle cellule staminali embrionali agli stati della cultura costruiti per toccare col gomito le celle nella fase definitiva dell'ipoblasto, una corsia veloce allo sviluppo specializzato delle cellule. Il gruppo poi ha restituito rapidamente le celle ad un bagno dei fattori del trattamento destinati per ripararli ad uno stato embrionale.

Sulla base degli studi precedenti, i ricercatori hanno presunto che catturasse i giorni nella cultura dell'ipoblasto, o almeno un ciclo di divisione cellulare completo, affinchè le celle commettesse ad un cingolo inerente allo sviluppo.

“Infatti, abbiamo trovato quello dopo soltanto l'esposizione di alcune ore al cocktail dell'ipoblasto -- una frazione di un ciclo di divisione cellulare -- le celle potrebbero essere restituite al cocktail della cellula staminale e continuare a passare con la stessa serie di espressione genica cambia come le celle di controllo che sono rimanere nel cocktail dell'ipoblasto.„

Cioè dopo che notevolmente un breve si inzuppa nella cultura dell'ipoblasto, le celle avevano impegnato puntiglioso in un programma cellulare specifico.

“Prima degli esperimenti riferiti qui, non c'era aspettativa che l'impegno iniziale di stirpe della cellula staminale sarebbe stato così rapido ed irreversibile,„ Gilbert ed i suoi co-author hanno scritto in loro documento.

Ciò non era il solo presupposto trincerato sfidato dallo studio del gruppo. Gli scienziati lungamente hanno ritenuto l'organizzazione 3D dei cromosomi nel nucleo per essere sia particolarmente rigida che collegata molto attentamente alla sincronizzazione della replica -- l'ordine in cui i segmenti di DNA sono copiati prima di divisione cellulare. È stato pensato che il solo modo modificare che l'architettura fosse di incrinare aperto un nucleo delle cellule quando i sui cromosomi stavano consegnandi alle sue cellule figlie.

Risulta quei presupposti può essere sviato pure.

“Indichiamo che l'architettura del cromosoma può essere ricostruita localmente e rapido senza smantellare l'intero nucleo delle cellule -- analogo del cambiamento dell'armatura di un'edilizia senza strapparla giù -- quale era abbastanza inatteso,„ Gilbert ha detto. “Egualmente indichiamo che questi cambiamenti nell'architettura del cromosoma si presentano dinamicamente ed immediatamente sopra stimolo delle cellule staminali per trasformarsi in in ipoblasto. Ciò che trova dimostra che la replica e l'architettura non vanno sempre di pari passo, essi può essere che cosa chiamiamo “disgiunto. “„

La sincronizzazione delinking della replica del lavoro dei ricercatori dall'architettura e dalla rappresentazione del cromosoma la capacità di ricostruire chirurgicamente che l'architettura potrebbe contribuire a raffinare la comprensione degli scienziati del comportamento embrionale della cellula staminale. Con la scoperta che l'impegno di stirpe della cellula staminale accade più rapido ed irreversibilmente di quanto preveduto, Gilbert ha detto le domande critiche dell'aumento di risultati circa la natura di base delle cellule staminali e delle barriere a trasformare una cella in un altro.

Se i ricercatori possono sfruttare queste comprensioni recentemente acquistate, potrebbero cominciare a disfare i misteri di come e di perché le cellule staminali commettono ai loro cingoli inerenti allo sviluppo e perché le celle sicure sono particolarmente difficili da riprogrammare.

Quelle informazioni hanno potuto informare la creazione di nuovi, strumenti potenti per combattere la malattia ed acquietare la sofferenza umana.

“Il fatto che i grandi cambiamenti per l'organizzazione del genoma e loro temporale la replica possono essere ricostruiti così facilmente e che questo è correlato così rapidamente con l'impegno irreversibile in un sistema della coltura cellulare in laboratorio, significa che potremmo potere usare questo sistema per ottenere ai meccanismi che rappresentano l'impegno irreversibile,„ Gilbert ha detto. “Non abbiamo anticipato mai quello -- abbiamo invitare l'impegno irreversibile per catturare molto più il lavoro, tempo e la spesa.„

Source:
Journal reference:

Dileep, V. et al. (2019) Rapid Irreversible Transcriptional Reprogramming in Human Stem Cells Accompanied by Discordance between Replication Timing and Chromatin Compartment. Stem Cell Reports. doi.org/10.1016/j.stemcr.2019.05.021