小分子鸡尾酒保护干细胞免受压力

美国国立卫生研究院的研究人员设计了一个四部分小分子的鸡尾酒,可以保护干细胞被称为诱导多能干细胞(万能)压力和维持正常的细胞结构和功能。研究者建议鸡尾酒可以提高潜在的干细胞治疗使用,从治疗疾病,如糖尿病、帕金森病和脊髓损伤——基因组编辑。

人类多能干细胞的细胞,理论上,可以永远生长和作为专业有取之不竭的细胞,如大脑、肾脏和心脏细胞。但干细胞是敏感的,他们的潜在用途在医学上受到越来越多的压力在细胞培养皿,它可以破坏DNA并导致细胞死亡。

在一系列的实验中,科学家们由伊卜拉欣- Singec,医学博士博士,主任干细胞翻译医学转化实验室在国家卫生研究院的国家中心(NCATS),使用高通量筛选技术系统测试数以千计的化合物和药物来识别一个独特的结合,极大地提高了干细胞的生存压力和减少细胞培养。Singec和他的同事们描述了他们如何开发出鸡尾酒,5月3日称为CEPT,及其潜在的应用自然方法。

“小分子鸡尾酒是维护细胞和干细胞利用更可预测的和有效的。在预防细胞压力和DNA损伤通常发生,我们避免细胞死亡和改善生存质量的细胞,”Singec说。“鸡尾酒会成为干细胞领域的广泛应用主要和促进干细胞研究和临床应用。”

来自重新编程的细胞则皮肤或血液细胞。改善他们的生存文化,Singec最初和他的团队测试了超过15000美国食品和药物管理局批准了药物和临床实验的小分子化合物从NCATS的集合。20中药物和化合物可以抑制岩石的活动,一种激酶酶参与干细胞的压力,他们发现复合色满1比广泛使用更强的化合物Y - 27632在改善细胞的生存。

为了进一步提高细胞存活率,Singec和他的同事使用NCATS的矩阵药物筛选能力寻找潜在的协同效应之间的色满1和其他药物和化合物。矩阵药物筛选允许调查人员研究药物组合的影响和确定这些药物作用的可能机制。Emricasan,研究人员发现一种试验性药物,加上色满1时,可以提供额外的支持来提高干细胞的可行性。

根据Singec,干细胞生物学的一个重要工作是一个实验的过程称为单细胞克隆。虽然在大群更容易培养干细胞,单细胞克隆——培养一个细胞在一个微小的细胞培养板——非常紧张的细胞和低效。基因的过程关键应用程序编辑和建立细胞系,细胞培养的发展从一个细胞。

在其最初的筛选工作,团队测试药物和化合物的保护作用在板井一次500干细胞。模拟细胞压力在单细胞克隆,然后研究人员开发了一种新的试验(测试)来允许他们检查的影响超过7500种化合物只有10细胞。

这种测试导致了第三个化合物,鉴定trans-ISRIB,增强细胞生存,即使有一些细胞在每个盘子里。额外的实验表明,化合物的混合物称为多胺-结合色满1,Emricasan和trans-ISRIB——被证明是最好的单细胞克隆。

“细胞需要培养正确,他们必须质量好进入病人,“说NCATS乔妮拉特代理主任,博士”通过寻找新的方法来保护干细胞免受伤害,这些结果最终可能产生广泛的影响许多不同的疾病,包括癌症、老年痴呆症等等。”

研究小组进行了一系列的实验来测试有用的鸡尾酒。研究人员表明,例如,除了改善干细胞的生物,称为低温贮藏,包括冷冻细胞,通常是很紧张的。低温贮藏对将干细胞诊所至关重要,但相当数量的细胞在解冻过程中丢失或损坏。鸡尾酒显著提高的过程。

在另一个实验中,研究人员研究了鸡尾酒的使用上则已经分化成心脏细胞,运动神经元和其他细胞类型。他们发现这些更多的分化细胞CEPT处理也更加可行和显示改进功能。Singec还指出潜在用途的鸡尾酒在组织工程和再生医学的生物制造各种细胞类型和药物开发。

“过去的20年里,我们一直未能文化人类干细胞在最优的条件下,“Singec说。“我们的方法可以改善安全和确保下一代干细胞培养高质量之前进入诊所。”

参考:陈Y,特里斯坦CA,陈L, et al .多才多艺polypharmacology平台促进cytoprotection和人类多能和分化细胞的可行性。Nat方法。2021年。doi: 10.1038 / s41592 - 021 - 01126 - 2

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