Стволовые клетки

Технология преобразования клеток кожи напрямую в нейроны, без промежуточной стадии превращения исходного материала в стволовые клетки🧠

Это не только экономит время, но и многократно увеличивает объем создаваемого вещества.

Учёные провели множество экспериментов по поиску оптимального состава кодирующих генов с целью упрощения и сокращения процесса преобразования клеток.
И в итоге вышли на прямую конверсию, когда пролиферированные клетки становятся крайне восприимчивы к генетическому вмешательству.
Благодаря этому соматические клетки сразу можно превращать в аналоги двигательных нейронов с минимальным количеством преобразований.

Новые клетки демонстрируют обнаруживаемую электрическую активность и кальциевую сигнализацию — то есть, выполняют функции настоящих нейронов.

Прорыв совершили в Массачусетском технологическом институте.

"Мы то, что мы едим" - фраза Гиппократа верна на все сто. Учёные обнаружили, почему панды (хищники) едят в основном бамбук. И как он влияет на их гены. 🧬

Читать пост в закреплённом сообщении телеграм канала

Регенеративная медицина и стволовые клетки

Раньше производство партии стволовых клеток для лечения болезней или травм включало в себя их этичный сбор из эмбриональной ткани. Но в 2006 году японские ученые нашли способ вернуть созревшие клетки обратно в состояние стволовых. Клетки, которых «откатили до стартовых условий», стали называть индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC). И их снова можно вырастить до состояния клеток любого типа ткани: сердца, легкого, печени, мозга и т.д. В частности, вот один из наглядных примеров восстановления стволовых клеток мозга.

Однако это открытие, удостоенное Нобелевской премии, не идеально. Во-первых, большая часть клеток может застрять на промежуточных стадиях, что снижает эффективность метода. В первоначальном исследовании менее 0,1% клеток прошли весь путь. За последние 20 лет этот показатель был улучшен и некоторые методы приближаются к 100% эффективности.

Теперь ученые из Массачусетского технологического института нашли способ убрать посредника, минуя этап отката к стволовым клеткам и переходя напрямую от одного типа клеток к другому. Что еще лучше, эффективность метода более 1000%. Другими словами, из одной исходной клетки вы получаете 10 или более целевых клеток.

Уход от ошибок прошлого и перепрограммирование клеток

Первоначальный процесс строится на наборе из четырех генов, которые кодируют белки, называемые факторами транскрипции. Если эти гены загрузить на вирусные векторы и доставить их к клеткам кожи, то клетки кожи трансформируются iPSC.

В этот раз ученые экспериментировали с шестью факторами транскрипции, пробуя разные комбинации, чтобы найти наименьшее количество факторов, которое все еще может быть достаточно эффективным. После проб и ошибок они определили комбинацию из трех элементов: NGN2, ISL1 и LHX3, которые выполнили полное преобразование.

Использование только этих трех элементов и одного вирусного вектора позволили правильной дозировке достичь каждой клетки. Используя второй вирус, команда доставила два других гена, которые заставляют клетки начать пролиферацию.

Если бы вы экспрессировали факторы транскрипции на действительно высоком уровне в непролиферативных клетках, то скорость перепрограммирования была бы очень низкой, но гиперпролиферативные клетки более восприимчивы. Это как будто их сперва зарядили для конверсии, а затем повысили их восприимчивость к уровням факторов транскрипции.

Со слов исследователей.

Вполне может случиться, что технология будет использована для выращивания следующего поколения нейронов, на которых работают бионические компьютеры.

Практическое применение перепрограммированных клеток

Команда протестировала технологию, преобразовав клетки кожи мышей в двигательные нейроны. И, конечно же, результат был эффективен на 1000%. Было обнаружено, что созданные двигательные нейроны генерируют электрическую активность и кальциевую сигнализацию, что указывает на их функциональность. В последующих тестах нейроны были пересажены в мозг живых мышей, где они образовали связи с другими клетками мозга.

Версия этой технологии выращивания была также разработана для человеческих клеток, хотя на данном этапе эффективность менее впечатляющая — от 10 до 30%. Тем не менее, это лучшая отправная точка, чем 0,1% оригинального метода, а работа над повышением эффективности идет полным ходом.

Если технология будет создана, то первым применением станет выращивание новых нейронов для пациентов с такими заболеваниями, как БАС, для улучшения их двигательного контроля. После этого метод может быть потенциально распространен и на другие типы клеток.

Как всегда, больше новостей на грани науки и фантастики – читайте в материалах сообщества Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие материалы!

Вот уже более полувека человечество осваивает космическое пространство. За прошедшие десятилетия было проведено множество исследований, результаты которых свидетельствуют о негативном влиянии состояния невесомости, точнее, микрогравитации на человека. Одним из очевидных примеров является физическое и психологическое состояние космонавтов, возвращающихся на Землю после длительного пребывания на борту Международной космической станции (МКС). В ответ на микрогравитацию человеческое тело претерпевает существенные изменения: возникают такие явления, как атрофия мышц и разрежение костной ткани, наблюдается снижение остроты зрения, фиксируется нарушение работы вестибулярного аппарата. Также у космонавтов возникает ряд психологических проблем: тревожность, раздражительность, снижение мотивации и, как следствие, нарушение сна. Кроме того, находясь в космическом пространстве, тело человека подвергается воздействию ионизирующего излучения.

Поскольку было доказано негативное влияние микрогравитации на человеческий организм в целом, казалось логичным предположение ученых об отрицательном воздействии невесомости и на его отдельные клетки. Для проверки этой гипотезы исследователи решили провести эксперимент – вырастить стволовые клетки человека на борту МКС и сравнить их с земными аналогами.

Стволовыми называют недифференцированные (незрелые) клетки, которые присутствуют у многих видов живых организмов, в частности у человека. Эти клетки способны самообновляться, делиться посредством митоза и дифференцироваться, то есть превращаться в специализированные клетки различных органов и тканей. Предполагается, что в будущем стволовые клетки помогут восстанавливать поврежденные ткани человека и даже позволят выращивать органы для последующей трансплантации.

За проведение исследований стволовых клеток, выращенных на борту МКС, взялись ученые из клиники Майо во Флориде. Изначально ожидалось, что под воздействием губительного космического излучения и при наличии других негативных факторов у космических клеток будет наблюдаться большее количество мутаций, чем у земных аналогов. Однако, результаты проведенных исследований немало удивили ученых.

Во-первых, исследователи обнаружили, что некоторые типы стволовых клеток, выращенных на орбите, проявляют способность к быстрой, а главное, стабильной репликации. Это означает, что они могут многократно воспроизводиться, накапливая при этом очень малое количество генетических мутаций. Установленное свойство является крайне важным, поскольку известно, что искусственно выращенные земные стволовые клетки имеют тенденцию к быстрому накоплению мутаций, а это впоследствии может вызывать онкологические заболевания у пациентов, проходящих терапию с использованием данных клеток.

Во-вторых, космические стволовые клетки по сравнению с их земными аналогами вызывают менее выраженные реакции со стороны иммунной системы. Это явление обусловлено структурным фактором. Из-за воздействия гравитации стволовые клетки, выращенные на Земле, имеют уплощенную форму и образуют очень тонкий слой, вследствие чего не могут в полной мере повторить структуру тканей человека. Напротив, в условиях микрогравитации клетки свободно растут во всех трех измерениях и принимают форму, характерную для стволовых клеток, находящихся в нашем организме. А это значит, что иммунная реакция пациентов будет не такой сильной.

Все полезные свойства, приобретенные на орбите, космические стволовые клетки сохраняют и после доставки на Землю. Это означает, что клеточные культуры, выращенные в условиях микрогравитации, в перспективе имеют очень большой терапевтический потенциал.

Еще больше интересных статей и захватывающих видео вы сможете найти на нашем Дзен-канале: ГОРОД НАУКИ | Дзен,

а также на нашем сайте: Научно-популярный онлайн-журнал "Город науки".