第一次干细胞创建人类脊柱的发展模式

20多年前,实验室的发育生物学家奥利弗Pourquie发现了一种细胞的时钟在每个“滴答”刺激的鸡胚的形成一个结构称为体节,最终成为了脊椎。

在接下来的几年,Pourquie等进一步照亮这个所谓的机制分割时钟在许多生物体,包括创建的第一个模型使用老鼠细胞培养皿中的时钟。

而正常的工作改善了知识和脊柱异常发展,没有人能够证实时钟是否存在于人类,直到现在。

Pourquie领导两个团队之一,现在已经创建了第一个培养皿的模型细分时钟使用干细胞来自成年人的人体组织。

成就不仅提供了第一个证据细分钟表的滴答声在人类但也给科学界第一个体外系统使早期脊柱的研究开发。

“我们人类发展却几乎一无所知的体节,第三和第四个星期之间形成受精后,大多数人知道他们怀孕之前,“Pourquie说Blavatnik学院遗传学教授在哈佛医学院和哈佛干细胞研究所的主要教员。“我们的系统应该是一个强大的一个研究细分时钟的基本规定。”

“我们的创新实验系统现在允许我们并排对比老鼠和人类发展,“说Margarete Diaz-Cuadros,研究生在Pourquie哈佛医学院的实验室和co-first作者School-led纸,发表在1月8日自然。“我兴奋地解开什么使人类发展独特的。”

两种模型打开新的门理解脊柱的发育条件,如先天性脊柱侧凸、以及疾病涉及组织胚胎的来自同一地区,称为近轴中胚层。这些包括骨骼肌和棕色脂肪在整个身体,以及骨骼,皮肤和粘膜血管主干和背部。

Pourquie希望研究者能够使用新的干细胞模型生成分化组织研究和临床应用,如骨骼肌细胞研究肌肉萎缩症和棕色脂肪细胞研究2型糖尿病。这样的工作将提供一个基础设计新的治疗方法。

“如果你想为临床应用生成系统是有用的,首先你需要了解生物学,”Pourquie说,他也是哈佛医学院病理学教授弗兰克·伯尔马洛里布莱根妇女医院。“你可以让肌肉组织,它会工作。”

尽管科学家们由重组成人细胞衍生多种组织成多能干细胞,然后哄骗他们沿着特定的发展路径,肌肉骨骼组织证明固执。最后,然而,Pourquie和他的同事们发现,他们可以方便的转换通过添加两个化合物的干细胞当他们沐浴在一个标准的生长培养基。

“我们可以生产近轴中胚层组织效率约为90%,“Pourquie说。“这是一个很好的开始。”

他的团队创建了一个类似的模型来自胚胎小鼠细胞。

HMS研究人员惊奇地发现,分割时钟滴答声开始在老鼠和人类细胞,细胞不首先需要被安排在更像是一个3 d支架。

“很壮观,它在一个二维模型,“Pourquie说。“这是一个梦的系统。”

研究小组发现,分割钟每隔5小时在人类细胞和老鼠细胞每2.5小时。频率相似之处妊娠的不同时间的差异在老鼠和人类之间,作者说。

Pourquie的下一个项目的实验室正在调查什么控制时钟的变速,更具雄心的是,调节胚胎发育的长度在不同的物种。

追求“有许多非常有趣的问题,”他说。

第三组发表在同一期自然发现的新见解如何使用小鼠胚胎细胞在分割时钟同步工程将荧光蛋白。

Pourquie HMS-led文章的资深作者。博士后研究员丹尼尔·瓦格纳co-first HMS的作者。其他作者隶属于京都大学,这里脑科学中心和布兰代斯大学。

Pourquie已经开始一家名为进化基于协议为本研究开发的生物技术。它使用大规模筛选搜索细胞治疗肌肉骨骼疾病和伤害。

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