Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Дифференцирующиеся стволовые клетки сигналят разноцветными маячками

Молекулярные маячки освещают дифференциацию стволовых клеток

LifeSciencesToday по материалам Brown University: Beacons light up stem cell transformation

Новые специально разработанные молекулярные «маячки» позволяют ученым в режиме реального времени наблюдать за экспрессией генов в популяциях стволовых клеток в процессе их дифференциации в клетки определенных тканей. Метод, разработанный учеными Университета Брауна, дает тканевым инженерам мощный инструмент, позволяющий найти то, что может заставить стволовые клетки дифференцироваться в клетки нужной ткани чаще и быстрее. Это одна из главных проблем в усовершенствовании методов регенеративной медицины.

«Мы не являемся изобретателями молекулярных маячков, но использовали их так, как до нас этого еще не делал никто. Применяя их, мы наблюдаем с помощью надежного и безопасного для клеток метода за изменениями в одной популяции в долгоживущей культуре», – рассказывает аспирант Хетал Десаи (Hetal Desai), ведущий автор статьи, опубликованной он-лайн в журнале Tissue Engineering Part A (Live-Cell, Temporal Gene Expression Analysis of Osteogenic Differentiation in Adipose-Derived Stem Cells).

Разработанные Десаи и ее коллегами маячки флуоресцируют, когда связываются с матричными РНК трех конкретных генов полученных из жировой ткани стволовых клеток, которые экспрессируются только тогда, когда эти стволовые клетки начинают дифференцироваться в клетки костной ткани.

На протяжении 21 дня своего развития эти клетки оставались живыми и не флуоресцировали, за исключением популяций, получивших химический стимул к дифференциации в клетки костной ткани. В течение этих трех недель ученые наблюдали за флуоресценцией маячков в этих популяциях, чтобы определить, насколько много стволовых клеток в каждой популяции трансформировались в костные клетки и сроки начала экспрессии отдельных генов.

Первый пик экспрессии гена ALPL в более чем 90 процентах индуцированных стволовых клеток приходился на четвертый день, после чего в 85 процентах клеток на 14 день начинал экспрессироваться ген COL1A1. В последние несколько дней экспериментов в более чем 80 процентах индуцированных стволовых клеток безошибочно наблюдалось резкое усиление экспрессии гена BGLAP.

Светящиеся зеленые пятна в костных клетках MG-63 (каждая синяя точка – ядро) показывают, что флуоресцентная молекула-«маячок» связалась с РНК, синтезируемой при экспрессии специфического для костной ткани гена ALPL. (Фото: Darling Lab/Brown University)

Исследователи отметили, что каждый последующий эпизод экспрессии генов развивался от нуля до пика быстрее. Это позволило им выдвинуть гипотезу о том, что трансформация, или дифференциация, составляющих популяцию стволовых клеток с течением времени может синхронизироваться.

«Если бы мы могли найти способ заставить их вступить на этот путь раньше, дифференциация шла бы быстрее», – говорит руководитель исследования  Эрик Дарлинг (Eric Darling), PhD, доцент кафедры биологии BU.

При этом в популяциях стволовых клеток, которые не были простимулированы веществами, направляющими их дифференциацию в сторону клеток костной ткани, флуоресценции маячков или экспрессии этих генов практически не наблюдалось, указывая на то, что маячки действительно являются индикаторами этапов трансформации стволовых клеток в костные.

По словам Десаи, ее группа приложила максимум усилий, чтобы разработать такие маячки, которые никак не изменяют развития и функционирования клеток. В то время как маячки действительно связываются с матричными РНК, синтезируемыми при экспрессии генов, они не требуют добавления каких-либо генов к ДНК стволовых клеток или экспрессии каких-либо специальных белков, чего требуют многие другие флуоресцентные методы.

Чтобы убедиться, что клетки развиваются нормально даже в присутствии маячков, ученые провели ряд экспериментов с их использованием в обычно развивающихся костных клетках.

В то время как одни исследователи занимаются разработкой основанных на РНК зондов для целенаправленного вмешательства в экспрессию генов, перед группой доктора Дарлинга стояли полностью противоположные задачи.

«Существует набор правил для РНК-интерференции, и мы, по существу, делали противоположное тому, что написано в этих правилах», – поясняет Десаи.

Теперь, когда эффективность маячков в определении этапов дифференциации стволовых клеток продемонстрирована, говорит доктор Дарлинг, этот метод может быть использован для изучения процессов в самых разных клетках и при множестве других экспериментальных условий.

В тканевой инженерии, продолжает он, маячки могут помочь экспериментам, в которых ученые пытаются определить, какие условия (химические или другие) являются наиболее эффективными для быстрой дифференциации большинства стволовых клеток в клетки нужной ткани. Они помогут узнать оптимальное время добавления индуцирующих дифференциацию химических веществ, а также выявить и выделить только те клетки, которые трансформируются в нужную ткань.

«Они становятся костными клетками, и если увеличить их количество и избавиться от всех тех, которые не становятся костными клетками, само собой разумеется, что на выходе вы будете иметь лучший продукт», – заключает доктор Дарлинг.

В более широком смысле, добавляет он, молекулярные маячки доказали свою полезность в самых разнообразных исследованиях, касающихся экспрессии генов.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
17.09.2012

Читать статьи по темам:

визуализация стволовые клетки тканевая инженерия экспрессия генов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Как вырастить новую ногу? Спросите у аксолотля!

Что там хвост, как у некоторых ящериц: аксолотль успешно отращивает новую полностью функциональную лапку, взамен отсечённой. Повреждённые лёгкие или спинной мозг также реконструируются замечательно. И шрамов не остаётся. Вот бы и нам так.

читать

Фоторобот по анализу ДНК

Пока воспроизвести лицо по последовательности ДНК на основе обнаруженных пяти генов невозможно. Тем не менее, подчеркивают исследователи, в будущем это станет достаточно просто.

читать

Врачи-симулянты

Сегодня выпускаются симуляторы пяти видов – для бригад скорой помощи и хирургов, специализирующихся по минимально инвазивным операциям на сосудах, на органах брюшной полости, мочеполовой системы, репродуктивной сферы. В принципе можно создать виртуальные тренажеры для 96 врачебных специальностей.

читать

Биолюминесцентные биотехнологии в Сибири – в надёжных руках

Осаму Шимомура, впервые получивший зеленый флуоресцентный белок (GFP), начал руководство проектом по исследованию биолюминесцентных биотехнологий в Сибирском федеральном университете.

читать

Супер-люцифераза

Молекулы модифицированного люминесцентного белка люциферазы испускают в пять раз больше света, чем их природные аналоги.

читать

Квантовые точки безопасны для приматов

Пилотное исследование на приматах показало, что квантовые точки селенида кадмия не токсичны для животных, у которых в течение года после введения этих наночастиц не было зарегистрировано никаких нежелательных явлений.

читать