_ Două chei necesare pentru a sparge trei încuietori pentru vase de sânge mai bine concepute

Vasele de sânge concepute din celule stem ar putea ajuta la rezolvarea mai multor probleme de cercetare și clinice, de la furnizarea potențială a unei platforme mai cuprinzătoare pentru a verifica dacă candidații la medicamente pot trece din fluxul sanguin în creier pentru a dezvolta țesut vascular crescut în laborator pentru a sprijini transplanturile de inimă, potrivit cercetătorilor Penn State.

Conduși de Xiaojun „Lance” Lian, profesor asociat de inginerie biomedicală și de biologie, echipa a descoperit specificul semnale moleculare care pot maturiza eficient celulele stem în curs de dezvoltare în celulele endoteliale care cuprind vasele și reglează schimburile către și dinspre fluxul sanguin.

Cercetătorii și-au publicat concluziile în Stem Cell Reports. Echipa deține deja un brevet pentru metoda de bază dezvoltată acum 10 ani și a depus o cerere provizorie pentru tehnologia extinsă descrisă în această lucrare.

Cercetătorii au descoperit că ar putea atinge o rată de conversie a celulelor endoteliale de până la 92% prin aplicarea a două proteine—SOX17 și FGF2—la celulele stem pluripotente umane. Acest tip de celulă stem, pe care cercetătorii au derivat dintr-o linie de celule stem aprobată de federal, se poate diferenția în aproape orice alt tip de celulă dacă sunt furnizate proteinele potrivite sau alte semnale biochimice. SOX17 și FGF2 angajează trei markeri în celulele stem, declanșând o cascadă de creștere care nu numai că le transformă în celule endoteliale, dar le permite și să formeze vase asemănătoare tubulare într-un vas.

Diferentierea și laboratorul mai eficiente. Vasele crescute ar putea permite cercetătorilor să crească o barieră hematoencefalică artificială pentru a testa medicamentele neurologice în curs de dezvoltare, potrivit lui Lian. Alte eventuale utilizări clinice pot include restabilirea structurilor vasculare după afectarea inimii.

„Medicamentele concepute pentru a trata bolile creierului trebuie să treacă prin bariera hematoencefalică pentru a fi eficiente”, a spus Lian. Bariera hematoencefalică este o membrană plină de vase și reglează ceea ce poate trece din sânge în creier. „Celulele noastre pot forma un strat strâns într-un vas, pe care am putea adăuga diverse substanțe chimice și să vedem cum trec.”

În continuare, a spus Lian, echipa va colabora cu parteneri din industrie pentru a promova artificiala. bariera hematoencefalică și începeți să testați diferite medicamente. A ajunge în acest punct, totuși, a necesitat un deceniu de investigare a mecanismului molecular care stă la baza modului în care celulele stem se transformă în celule endoteliale.

„În 2014, am publicat un protocol folosind o moleculă mică care ar putea ajuta celulele să se diferențieze 20% din timp, dar acum am descoperit că o singură genă, SOX17, este suficientă pentru diferențierea a aproximativ 80% din celule în celule endoteliale”, a spus Lian. „Asta era complet necunoscut.”

În procesul anterior de diferențiere a celulelor stem, eficiența scăzută a dus la populații de celule eterogene, făcându-le dificil de sortat și de obținut suficient pentru alte cercetări sau aplicații clinice. Lian a explicat că cercetătorii știau că unele dintre celule erau celule endoteliale, dar nu puteau prezice celelalte tipuri de celule.

Pentru a face populații mai omogene, cercetătorii au examinat proteinele aflate în joc în timpul procesului. Ei au observat mai întâi că celulele au exprimat SOX17 în timpul diferențierii, așa că au eliminat capacitatea celulelor de a exprima proteina și au analizat modul în care absența acesteia și-a schimbat funcția.

„Înainte de a distruge expresia SOX17, aproximativ 20% din celulele stem ar fi devin celule endoteliale", a spus Lian "După, diferențierea a scăzut la aproximativ 5% în cel mai bun caz. Am descoperit că SOX17 este necesar pentru acest proces. A fost o descoperire norocoasă și surprinzătoare".

Cu adăugarea de SOX17, 80% din celulele stem s-ar putea diferenția. Dar cercetătorii au vrut să facă mai bine, a spus Lian. Celulele stem produc trei markeri, dar SOX17 declanșează doar doi dintre ei pentru a începe procesul de diferențiere. Al treilea marker, numit CD31, nu funcționează atunci când este expus doar la SOX17.

„Asta a fost o problemă pentru noi. Am petrecut doi sau trei ani să ne dăm seama de ce”, a spus Lian, explicând că o altă proteină. , numit FGF2 ar putea induce markerul fără a afecta influența SOX17 asupra celorlalți doi markeri. Combinația are ca rezultat diferențierea a până la 92% dintre celulele stem în celule endoteliale - o creștere de peste 350% a eficienței față de abordarea originală a cercetătorilor. „Uneori știința este foarte dificilă, dar nu renunțăm.”

Cu toți cei trei markeri activați, celulele diferențiate pot forma vase tubulare într-un vas. De asemenea, pot absorbi proteine, cum ar fi vasele de sânge din organism. Cercetătorii au testat această capacitate prin inducerea inflamației pentru a vedea dacă celulele endoteliale ar putea detecta semnalul proteic implicat - ar putea.

„Celulele noastre sunt într-adevăr funcționale”, a spus Lian. „Cu SOX17 și FGF2, putem determina soarta acestor celule stem să fie exact ceea ce avem nevoie.”

(Fluierul)