HSCI-Forscher stellten künstliche Stammzellen oder induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) aus embryonalen Stammzellen her und wandten diese iPSCs dann in die hier abgebildeten neuronalen Zellen um. Foto mit freundlicher Genehmigung von Jiho Choi.
Mit dem experimentellen „Trick“ können Forscher embryonale Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen auf neue Weise vergleichen
Von Hannah L., Robbins, HSCI Communications Manager
Harvard Stem Cell Institute (HSCI) Forscher am Massachusetts General Hospital und der Harvard Medical School haben neue Beweise gefunden, die darauf hindeuten, dass einige vom Menschen induzierte pluripotente Stammzellen das „funktionelle Äquivalent“ menschlicher embryonaler Stammzellen sind, ein Befund, der ein lang andauerndes Argument beilegen kann.
Die Ergebnisse wurden diese Woche in Nature Biotechnology veröffentlicht.
Von 1998 bis 2007 waren embryonale Stammzellen (ES-Zellen) die einzigen menschlichen Zellen, von denen bekannt war, dass sie zu einem anderen Zelltyp im Körper werden könnten., Als Shinya Yamanaka entdeckte, wie man adulte somatische Zellen in einen Zustand bringt, in dem auch sie dieses Potenzial hatten – eine Entdeckung, für die er mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde -, konnten Wissenschaftler fast jede Art von adulten Zellen, einschließlich der oft verwendeten Haut-und Blutzellen, umprogrammieren, um induzierte pluripotente Stammzellen oder iPS-Zellen herzustellen.
Die Entdeckung löste jedoch eine Debatte darüber aus, ob iPS-Zellen so gut sind wie ES-Zellen., Hunderte von Forschungsexperimenten wurden durchgeführt, von denen einige darauf hindeuten, dass die beiden Typen funktional ähnlich sind und austauschbar verwendet werden können, und andere darauf hindeuten, dass sie sich grundlegend unterscheiden.
Konrad Hochedlinger, PhD, HSCI Principal Mitglied der Fakultät, senior Autor auf dem Papier, und ein Führer in das Studium der iPS-Reprogrammierung, sagte, sein Labor gearbeitet hat, um „zu verstehen, wenn diese künstlich erzeugten Stammzellen, induzierte pluripotente Stammzellen, sind äquivalent zu embryonalen Stammzellen.,“
Experimente zum Vergleich von iPS-Zellen mit ES-Zellen sind schwierig durchzuführen“, so Hochedlinger. Die Forscher wollen wissen, ob der Umprogrammierungsprozess, der eine adulte Zelle in eine iPS – Zelle umwandelt, die Fähigkeit der Zelle, ihre Gene richtig zu regulieren, irgendwie verändert-wodurch sich die künstliche Stammzelle anders verhält, aber es ist schwierig zu sagen, ob diese beiden Zelltypen miteinander verglichen werden.
Da die Zellen aus zwei verschiedenen Quellen stammen, sind sie von Natur aus genetisch verschieden., Ein Side-by-Side-Vergleich würde Variation zeigen, aber es bleibt unklar, ob die Variation auf den Unterschied zwischen Geschlecht, Rasse und/oder Abstammung in den beiden Zellen oder aus dem Umprogrammierungsprozess zurückzuführen ist.
Um Zelltypen vergleichen zu können, mussten Hochedlinger und seine Kollegen mit genetisch identischen Zellen beginnen. Wenn sie dann Variationen sehen würden, würde dies wahrscheinlich am Umprogrammierungsprozess liegen und nicht am genetischen Hintergrund der Zellen.,
Jiho Choi, Doktorand im Hochedlinger Labor und Erstautor des Papiers, „hat“ menschliche ES-Zellen dazu gebracht, menschliche iPS-Zellen zu werden, indem er zuerst zwei gut untersuchte Linien von ES-Zellen zur Bildung von Hautzellen koaxing. Anschließend programmierte er diese Hautzellen in iPS-Zellen um, bevor er die Genprodukte der beiden Zelltypen sequenzierte, um festzustellen, ob sie identisch waren.
Nach der Sequenzierung arbeiteten die Forscher mit Soohyun Lee, einem Research Fellow am HMS, und Peter Park, PhD, HSCI-Mitglied und Co-Senior-Autor der Studie, zusammen., Park ‚ s Gruppe fand nur etwa 50 der 20.000-25.000 Gene, aus denen das menschliche Genom besteht, wurden zwischen den beiden Zelltypen unterschiedlich exprimiert.
Tatsächlich wurden diese differentiell exprimierten Gene auf so niedrigen Pegeln transkribiert, Park glaubt, dass der Unterschied „Transkriptionsrauschen“ sein kann.“Wenn man sich die gesamte Landschaft des Genoms anschaut, sind diese Gene vielleicht eher kleine Unebenheiten als große Berge“, erklärte Hochedlinger. „Sie könnten als unterschiedlich bewertet werden, aber es kann keine biologischen Auswirkungen geben., „
Wenn die Forscher die funktionellen Eigenschaften ihrer ES-und iPS-Zelllinien bewerteten, stellten sie außerdem fest, dass sie die gleichen Differenzierungspotenziale für neuronale Zellen und eine Vielzahl anderer spezialisierter Zelllinien hatten.,
„Bei der Verwendung dieser Zelllinien und Assays und nach Berücksichtigung einer Reihe technischer und biologischer Variablen stellen wir fest, dass ES-Zellen und iPS-Zellen euqivalent sind“, sagte Hochedlinger und fügte hinzu, dass nicht alle praktischen Anwendungen die Variablen berücksichtigen können und die Wissenschaft noch nicht dahin fortgeschritten ist, wo iPS-Zellen embryonale Stammzellen in jeder Situation ersetzen können.