幹細胞の問題の核心に迫る

幹細胞の問題の核心に迫る

ラホーヤ—胚性幹細胞が心臓細胞に発達するプロセスは、いくつかの分子経路と少なくとも 200 個の遺伝子の正確なタイミングでの活性化を伴う複雑なプロセスです。 現在、ソーク研究所の科学者たちは、単一の遺伝子をオフにすることを含む、幹細胞から心臓細胞に移行するより簡単な方法を発見しました。

に登場する作品は、 遺伝子と開発 21 年 2017 月 XNUMX 日に、研究と再生治療の両方のために機能する心臓細胞 (心筋細胞) に到達する合理的な方法を科学者に提供します。

「この発見は本当にエキサイティングです。なぜなら、正常細胞を採取し、それらを幹細胞から心臓細胞に非常に効率的に移動させるための信頼できるプロトコルを潜在的に作成できる可能性があることを意味するからです」とソーク教授は言う。 キャシー・ジョーンズ、論文の上級著者。 「研究者や営利企業は、心臓発作や病気の修復能力を研究するために心筋細胞を簡単に生成したいと考えています。これにより、私たちはその実現に一歩近づくことができます。」

細胞の成長と発達を管理するタンパク質を研究するジョーンズの研究室は、2015年に、XNUMXつの異なる細胞プロセスが協力して、胚性幹細胞（ESC）が膵臓、肝臓、心臓などの特定の種類の細胞に発達することを可能にしていることを発見した。 研究チームは、Wnt経路が細胞機構に負荷をかけて遺伝子のコピーと活性化を開始し、その後アクチビン経路がその活性を何倍にも高めることを発見した。 XNUMX つの経路 (主要なタンパク質にちなんで命名) は共に、幹細胞を中間段階に導き、そこから特定の器官の細胞にさらに進みます。 XNUMX つの異なる時点で細胞をシグナル伝達分子に曝露することで、研究チームは最初に Wnt、次にアクチビンを誘発し、最終的に特殊化された細胞を生成することができました。

研究チームは実験の過程で、YAPと呼ばれるタンパク質によって支配される第XNUMXの経路も発見した。これはアクチビン経路にブレーキをかけ、それによって幹細胞の特殊化を妨げると思われる。

この効果をより深く理解したいと考え、ジョーンズと筆頭著者コンキ・エスタラスは現在の研究で、 ヤップ 何が起こるかを確認するためにさまざまな方法で遺伝子を調べます。 彼らはまず、CRISPR-Cas9として知られる分子ハサミを使用してESCのDNAから遺伝子を切断し、 ヤップ タンパク質。 次に二人は、細胞をシグナル伝達分子にさらして、何が起こったのかを調べました。

非常に驚いたことに、細胞は幹細胞段階から直接、鼓動する心臓細胞に移行しました。

ソークの研究員であるエスタラス氏は、「専門化を達成するには XNUMX つのステップが必要ですが、YAP を削除すると XNUMX つのステップに短縮されます」と述べています。 「それは試薬材料と経費の面で産業界にとって大幅な節約を意味します。」

興味深いことに、さらなる分析により、通常のWnt-アクチビン幹細胞の特殊化プロセスを介して活性化されるのと同じ遺伝子がオンになっていることが明らかになりました。

「これにより、拍動する心筋細胞に直接つながる、隠された特異的な細胞系統が明らかになりました」とジョーンズ氏は言う。 「異なるように制御されている遺伝子が同じ結果をもたらすことを発見することは、興味深いことであり、医学的にも商業的にも有益です。」

遺伝子を完全に除去すると予期せぬ影響が生じる可能性があるため、研究チームは次に、遺伝子をオフにできるかどうかをテストしたいと考えています。 ヤップ 市販の小さな阻害剤分子を使用して遺伝子を構築し、幹細胞から機能する心臓細胞を誘導します。

他の著者には、ソークの Hui-Ting Hsu 氏と Ling Huang 氏が含まれます。

この作業は、によって資金提供されました。 カリフォルニア再生医療研究所 と 国立癌研究所 （NIH（アメリカ国立衛生研究所）。