At finde en nøgle til at låse op for blokeret differentiering i mikroRNA-mangelfulde embryonale stamceller

De mere end 200 forskellige typer af menneskelige celler har det samme DNA, men udtrykker forskellige gener. Hver celletype stammer fra embryonale stamceller, som kaldes pluripotente stamceller, fordi de kan differentiere sig til alle de forskellige celleskæbner.

Et meget aktivt biologisk område er celler, der efterligner disse embryonale stamceller ved springvand, celler, der kaldes inducerede pluripotente stamceller, eller iPSC'er. Med genetiske og biokemiske tricks, forskere kan vende en differentieret celle - såsom en hudfibroblast - til en pluripotent tilstand.

Sådanne iPSC'er har potentiale til at skabe væv til regenerativ medicin, såsom reparation af hjerteanfald, skabe modeller for menneskelig sygdom eller lave celler, der muliggør screening af lægemidler. Men fremtidige fremskridt med iPSC'er har brug for en langt større forståelse af den grundlæggende biologi i pluripotens og differentiering.

"For målet om at bruge stamceller i terapi, det vigtigste trin er differentiering fra iPSC'er, "sagde Rui Zhao, Ph.d., en adjunkt i biokemi og molekylær genetik ved University of Alabama i Birmingham. "Vi skal være i stand til at differentiere iPSC'erne til en sygdomsrelevant celletype ved høj effektivitet og høj renhed."

I en undersøgelse offentliggjort i Stamcellerapporter , Zhao og kolleger har delvist løst et længe ubesvaret grundlæggende spørgsmål om stamceller-hvorfor er pluripotente stamceller, der har mutationer til at blokere produktionen af ​​mikroRNA, ikke i stand til at differentiere?

Zhao og kolleger, herunder co-tilsvarende forfatter Kitai Kim, Ph.d., fra Sloan Kettering Institute, har fundet en nøgle, der gør det muligt for de mikroRNA-mangelfulde pluripotente stamceller at differentiere sig til neurale celler, herunder undertyper med markører for dopaminerge, glutamatergiske og GABAergiske neuroner.

"I mange år, vi vidste ikke, hvorfor disse celler ikke differentierede, "Sagde Zhao. Svaret på neuraldifferentiering i de mikroRNA-mangelfulde celler viste sig at være enkelt-et enkelt mikroRNA eller et enkelt protein.

I Stamcellerapporter undersøgelse, Zhao og kolleger viser, at en microRNA-302-efterligning-leveret af et specielt konstrueret lentivirus-var tilstrækkelig til at muliggøre neural differentiering af musens embryonale stamceller, der manglede Dgcr8, et vitalt gen til behandling af de mere end 2, 000 mikroRNA'er i celler.

Når de undersøgte genekspressionsprofiler i de differentierede celler, de så ændringer i mange gensæt reguleret af p53, også kendt som tumorsuppressor p53. Denne tumorsuppressor er blevet kaldt "genomets vogter" på grund af dens mange roller i forebyggelsen af ​​DNA -skader og kræft.

Zhao, Kim og kolleger viste, at microRNA-302 virkede til at reducere p53-ekspression i de mikroRNA-mangelfulde embryonale stamceller ved at binde sig til den 3 'utranslaterede region af p53 mRNA.

De viste endvidere, at direkte inhibering af p53 med simianviruset stort T -antigen eller kort hårnåle -RNA, eller endda slette selve p53 -genet, tillod embryonale stamceller eller iPSC'er at fortsætte til neuraldifferentiering uden behov for mikroRNA-302. Dermed, differentieringsbarrieren, der forhindrer den neuronale slægtsspecifikation fra mikroRNA-mangelfulde stamceller, er ekspression af p53.

Nøglerne til at låse stiernes celler op til andre cellelinjespecifikationer fra mikroRNA-mangelfuld embryonal stamme er stadig ukendte, Siger Zhao.