_ Rețeta surprinzător de simplă pentru început a crește un membru

Cum formează organismele membre în uter? Oamenii de știință s-au străduit să răspundă la această întrebare nu numai pentru a ne aprofunda înțelegerea evoluției și a dezvoltării embrionare, ci și pentru a ajuta la transformarea în realitate a visului de regenerare a membrelor parțiale sau întregi.

O echipă condusă de Harvard Medical School. geneticienii tocmai au făcut un pas înainte pe acel drum lung.

Așa cum este descris în articolul lor publicat pe 5 februarie în Developmental Cell, cercetătorii au identificat ingredientele speciale necesare pentru a începe crearea membrelor la șoareci și pui.

„Oamenii din domeniu au cunoscut o mulțime de proteine ​​esențiale pentru formarea membrelor, dar am descoperit că există proteine ​​pe care le-am omis”, a spus co-autorul primului studiu ChangHee Lee, cercetător în genetică în laboratorul de Cliff Tabin de la HMS.

Echipa a descoperit că o combinație de doar trei proteine ​​- Prdm16, Zbtb16 și Lin28a - este necesară și suficientă pentru a transforma anumite celule stem care nu formează membre în celule care formează membre. O a patra proteină, Lin41, accelerează procesul.

Face parte dintr-o familie numită factori de transcripție genetică, aceste proteine ​​activează o mână de gene în interiorul anumitor celule din țesutul embrionar cunoscut sub numele de mezenchim, au dezvăluit cercetătorii. Această schimbare a activității genelor este ceea ce transformă celulele în celule progenitoare ale membrelor, a arătat echipa.

Celulele progenitoare ale membrelor apoi înmuguresc acolo unde se va forma un membru și oferă un cadru pentru viitorul braț, picior, aripă, sau aripioare.

„Am găsit proteinele care îmbunătățesc „membrulitatea” acestui subgrup de celule mezenchimale”, a spus Lee. „Oamenii nu știau cum să transforme celulele stem mezenchimale în progenitori ale membrelor. Acum putem face asta și studiem diferențierea timpurie a membrelor.”

Lucrările viitoare trebuie să confirme dacă aceiași factori de transcripție sunt în joc în dezvoltare Umana. Lucrările timpurii sunt promițătoare, a spus echipa.

De asemenea, rămâne de descoperit ce alte ingrediente trebuie adăugate pentru ca celulele progenitoare ale membrelor să se maturizeze în țesuturile conjunctive ale membrului, cum ar fi tendoanele, ligamentele și mijlocul. strat de piele.

Descoperirea face posibil pentru prima dată ca oamenii de știință să ia fibroblaste de șoarece – celule de țesut conjunctiv utilizate în mod obișnuit pentru a explora modul în care celulele stem se maturizează în diferite țesuturi – și să le direcționeze să devină progenitoare ale membrelor.

De asemenea, lucrarea permite acum oamenilor de știință să mențină în laborator celulele progenitoare ale membrelor în viață mult mai mult decât era posibil înainte - săptămâni în loc de o zi sau două. Este suficient timp pentru a începe să cercetăm cu adevărat mecanismele dezvoltării timpurii a membrelor, a spus Lee.

Membrii laboratorului Tabin au făcut toate acestea posibile prin construirea unui instrument de creștere a celulelor progenitoare ale membrelor în structuri 3D și apoi optimizând aproape 30 de condiții de cultură celulară până când celulele au prosperat.

Echipa a fost încântată să facă în sfârșit celulele progenitoare ale membrelor „să supraviețuiască, să prolifereze și, în mod critic, să-și mențină identitatea progenitoare a membrelor după cultură extinsă”, a spus co- autor principal Tabin, profesorul de genetică George Jacob și Jacqueline Hazel Leder și șef al Departamentului de Genetică din Institutul Blavatnik de la HMS.

Setul de parametri optimi de creștere este o contribuție mai importantă în domeniu decât schela 3D, a spus Lee. Echipa a făcut protocoalele disponibile gratuit online.

„Am testat o mulțime de condiții pentru a vedea ce le place celulelor și ce nu le place. Am constatat că sunt deosebit de capricioase în ceea ce privește rigiditatea”, a spus Lee. . „Singura limitare pe care am găsit-o până acum este că celulele cresc atât de bine încât umplu recipientele pe care le folosim, ceea ce este o problemă bună.”

Biologi în dezvoltare și evoluție și oameni de știință în medicina regenerativă sunt acum mai bine poziționați pentru a răspunde la întrebări precum:

„Este important să înțelegem proprietățile de bază ale celulelor care au o valoare terapeutică”, a spus Lee. „Cultivarea și menținerea celulelor progenitoare ale membrelor și direcționarea lor către linii mai specifice este esențial importantă pentru obiectivul pe termen lung de a reumple celulele în clinică.”

Lucrarea susține, de asemenea, un argument defavorizat conform căruia mamiferele pot servi drept organisme model utile pentru regenerarea membrelor, chiar dacă acestea nu pot reface membrele după naștere.

„Înțelegerea și valorificarea progenitorilor de membre ale mamiferelor este un prim pas spre a considera mamiferele ca modele pentru regenerarea membrelor amputate, ca alternativă la amfibieni și alte creaturi care regenerează membrele sunt studiate astăzi”, a spus Tabin.

(Fluierul)