老皮肤细胞可以重新编程重获青春

我们有时都会想回到过去。重温一次经历,撤销一个错误或再次裸露的我们的青春容颜。唉,虽然许多令人难以置信的科学突破发生在过去的几个世纪,时间旅行并不是其中之一。

再生生物学家,然而,成功把时钟拨回我们的细胞——或者更确切地说,他们的编程。

大多数最近的估计表明,人体由~ 30万亿细胞。每个单元执行自己独特的角色,和共同的细胞在体内进行所需的生物功能我们存在。

干细胞通常被称为细胞的“原材料”;特殊细胞的基础——像红细胞或肾细胞。有几种不同的类型,包括胚胎,间充质干细胞和组织。多年来,再生生物学寻求转换特殊细胞的方法回来通过在实验室工程成干细胞。这些操纵细胞被称为诱导多能干细胞(万能),和他们使用横跨许多不同的科学领域,包括:

• 创建细胞模型研究健康或患病的状态
• 开发新的细胞疗法
• Cell-based制造业

一个突破的领域时Shinya Yamanaka教授发现了一个方法成熟的细胞可以重新编程变得具有多能性。2012年,山中被授予诺贝尔生理学或医学奖。这种方法所需的细胞“剥夺”使用特定分子——现在被称为Yamanaka因素——大约需要50天。

没特化的细胞,而有用的在许多情况下,可以有不利的影响。他们可能会扩散并形成癌症,因此有一个优势能够万能干细胞重新编程回来到原来的特殊形式。直到现在,这已被证明具有挑战性的使用可用的方法。

一种新方法,基于实验的工作,开发了Babraham研究所的研究人员,英国剑桥来克服这个问题。名为“成熟期瞬态重新编程”(MPTR),该方法的实验因素暴露的皮肤细胞13天。后来,细胞失去了自己的身份。然而,当有机会增长在正常情况下,研究人员发现通过multi-omics分析细胞恢复原有功能的关键标志特征,但是他们已经“新生”。方法已经发表在《华尔街日报》eLife。

MPTR有潜力扩大干细胞应用的范围,帮助我们治疗老年性疾病,Babraham研究所的科学家说。188金宝搏备用想要了解再生生物学的“突破性的发展”,如何取得和研究小组的下一个步骤。在这次采访中,我们采访了狼Reik教授该研究的第一作者、著名的剑桥大学的表观遗传学教授和Diljeet吉尔博士、合作者和Reik的实验室的博士后,找到更多。

莫莉·坎贝尔(MC):什么是再生生物学和为什么它是一个重要的研究领域?它的应用程序是什么?

Diljeet吉尔(DG):再生生物学旨在修复由于疾病或损伤恢复功能组织和器官。随着年龄的增长,细胞发生不同的变化,导致其功能的逐渐丧失。因此,组织和器官变得不那么功能和许多疾病的风险增加。再生生物学可以帮助扭转这些变化和结果可能治疗和/或预防与年龄相关的疾病。

主持人:为什么我们目前无法重现的条件可靠re-differentiate干细胞进入细胞类型?

狼Reik (WR):一些类型的细胞的分化过程并不完全理解。因此,我们不知道所有必要的和适当的计时信号来生成特定的细胞类型。

主持人:你能谈谈MPTR开发背后的灵感吗?

或者说是:完成iPSC重组是已知恢复多个老化等表观遗传标记时钟和氧化应激,然而,完成重组原始细胞类型导致的损失,这很难获取。我们早期的工作表明,复兴发生中途在iPSC重组,建议完成恢复细胞重组可能不是必要的。相反,我们可以恢复细胞重编程这个中间阶段,应该允许细胞回到原来的细胞类型。

主持人:你能解释一下什么新方法需要吗?

DG:在我们的方法中,我们引入所需的基因干细胞重编程使用病毒皮肤细胞。这些基因设计的方式诱导,这样我们就可以控制开关打开或关闭时。然后,我们打开13天的重组基因。在这一点上,一些细胞已经开始成为干细胞的但是别人没有。我们收集干细胞的细胞,然后关掉重编程基因。4周后,再次成为皮肤细胞的细胞,但与一些老化的活力的标志。

主持人:为什么它是重要的是能够重新编程细胞,它们在生理上更年轻,但也确保他们能够重新获得专门的细胞功能?

或者说是:非专门化的细胞是有害的,因为他们可以形成癌症称作畸胎瘤。

主持人:你能谈谈“与年龄相关的变化”,被13天?

或者说是:一些与年龄相关的变化由MPTR新生。表观遗传的时钟是工具,预测年龄基于DNA甲基化的模式(一种马克在我们的DNA,并不影响它的序列)和MPTR交感神经后生时钟约30年。转录组(通过基因开启或关闭)交感神经也类似的程度。功能的措施也是新生。细胞产生更多的胶原和伤口更快地移动在人工测试。

主持人:你能谈谈老化的特点,你寻找的细胞?如何可靠的/有效的这些特点,和使用的方法来研究他们吗?

DG:我们检查了表观基因组,特别是DNA甲基化的模式。这是衡量使用DNA甲基化数组,衡量DNA甲基化水平在基因组中大约850000个网站。转录组的测定RNA-sequencing。胶原蛋白的蛋白质含量测定immunofluorescent染色和成像。迁移速度测量的在体外伤口愈合实验,细胞生长在专门的菜肴插入。插入然后删除生成一个缺口(“伤口”)和游离菜肴是每20分钟看看细胞的成像颗粒间隙的进入。

主持人:方法背后的确切分子机制尚未完全清楚。你希望拆散这些机制如何?

或者说是:理解的确切分子机制是对我们下一步的工作。我们希望详细概要细胞接受我们的方法,可能通过检查更多的时间点增加我们的时间分辨率或通过使用单细胞技术检查是什么发生在单个细胞。我们希望了解下游的重组因子诱发复兴负责。等发现下游监管机构,没有改变,我们也许能够诱导复兴。

主持人:你能谈谈这个工作的潜在应用,你最兴奋?

DG:我们很兴奋我们的工作来改善细胞疗法的潜力。与我们目前的工作,新生皮肤细胞可以帮助治疗皮肤病如削减,烧伤或溃疡。我们也兴奋的将我们的方法应用于其他细胞如肝、心脏或大脑细胞,扩大潜在应用的范围,帮助我们治疗其它老年性疾病。

主持人:有什么你想要强调这个研究的局限性?

DG:重组基因具有致癌性质和不恰当的表达可能导致癌症的形成。我们的工作限制了这些基因的表达,这应该有助于避免这些问题。然而,我们需要评估我们的方法的长期影响和治疗细胞是否保持稳定和安全。在未来,我们的目标是更详细地了解复兴背后的机制,这可能使我们能够恢复细胞没有改变。

狼Reik教授和博士Diljeet吉尔说莫莉坎贝尔,高级科学技术网络作家。188金宝搏备用