Regenerering af væv med gen-målrettede molekyler

Et syntetisk DNA-målrettet molekyle kunne bane vejen for vævsregenerering.

Stamceller kan udløses til at ændre sig til hjertemuskelceller ved en ny metode, der involverer syntetiske molekyler. Metoden overvinder udfordringer, som nuværende tilgange står over for, og kan finjusteres for at fremskynde dannelsen af ​​en række celletyper.

Humane inducerede pluripotente stamceller (hiPSC'er) genereres fra voksne celler og kan programmeres til at ændre sig til enhver celletype i kroppen. Celletypekonverteringen styres af koordineret regulering af signalsignaler og gener. Molekyler, der tænder og slukker for disse forskellige signaler, der er involveret i organudvikling, er blevet brugt til at kontrollere hiPSC'ers skæbne. Men der er ikke fundet molekyler, der direkte kan slukke for de ønskede signalgener. Aktuelt tilgængelige protokoller involverer introduktion af fremmed genetisk materiale, hvilket kan være risikabelt for patienterne.

Junichi Taniguchi og Ganesh Pandian Namasivayam ved Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) i Japan konstruerede et syntetisk molekyle, der kan genkende og binde med en specifik DNA-sekvens involveret i differentieringen af ​​hiPSC'er til mesoderm, en intermediær celletype, der kan stimuleres til at ændre sig til hjertemuskelceller.

Når det syntetiske molekyle, kaldet PIP-S2, binder til sin mål-DNA-sekvens, det forhindrer et protein, kaldet SOX2, fra binding til samme sted. SOX2 er stærkt udtrykt i hiPSC'er og er ansvarlig for at holde dem i deres 'pluripotente' tilstand, hvilket betyder, at det forhindrer dem i at konvertere til andre celletyper. I undersøgelsen, PIP-S2 bundet til DNA, fører til omdannelse af hiPSC'er til mesoderm. Holdet føjede derefter til hiPSC-cellekulturen et andet signalhæmmermolekyle, der er en kendt driver for dannelse af hjertemuskelceller. Hjertemuskelceller, der viser evnen til at trække sig sammen og trække sig tilbage, blev dannet inden for en samlet periode på 12 dage.

"Så vidt vi ved, dette arbejde rapporterer det første DNA-bindende syntetiske molekyle, der er i stand til at lede differentieringen af ​​hiPSC'er ind i en bestemt cellelinje, " skriver Hiroshi Sugiyama, hovedforskeren af ​​undersøgelsen offentliggjort i tidsskriftet Nukleinsyreforskning .

Denne strategi kunne bruges til at designe yderligere syntetiske molekyler, der målretter mod forskellige DNA-sekvenser, inducerer hiPSC'er til at udvikle sig til forskellige celletyper, konkluderer forskerne.