使用万能干细胞研究分子机制在扩张型心肌病

诱导多能干细胞(万能;从成年细胞细胞生成,如人体皮肤或血液,它可以分化成任何一种人类细胞)是一种很有前途的新领域的医学研究产生新颖的见解心脏疾病的分子机制。

在加州斯坦福大学的研究人员希望他们的iPSC研究将产生更好的心血管疾病模型,导致新的针对病人的治疗和药物筛选的方法。

Elena麦莎使用万能博士研究心血管疾病的更广泛的研究范围内观察成人干细胞的生物学机制,胚胎干细胞和万能。实验室使用下一代测序、组织工程、生理测试和分子成像技术的研究。

去年,麦莎博士已经使用Qlucore的组学浏览器软件分析实验数据,使用万能干细胞研究扩张型心肌病(DCM),一个致命的心脏病的影响5 100000名成年人。

扩张型心肌病是第三个在美国心力衰竭的主要原因。它的原因有很多,其中一个是突变基因在心脏肌肉sarcomeric蛋白质,使心肌宽松的和瘦所以再也不能有效泵血。

扩张型心肌病的研究,实验室与心脏病专家密切合作,以找到基因影响病人心脏诊所。心肌细胞(心肌细胞)收集到的这些人,如果他们有心脏手术。则是由“重新编程”从同一患者皮肤或血液细胞,然后变成跳动的心脏肌肉细胞进行直接的比较。需要6到12个月和几千美元来为这些实验生成细胞和测序数据。

自技术则是相对较新的(John b . Shinya Yamanaka链在2012年获得诺贝尔奖的工作),一个DCM研究的目的是评估是否“实验室”心脏细胞很好地体现了等价的成年人类细胞。

第二个目标是看到两个细胞类型如何应对各种药物用于治疗扩张型心肌病的诊所。“如果两种类型的心脏细胞反应类似的,这意味着我们可以在iPSC心肌细胞相信做临床前药物测试结果将准确预测真正的人类心脏将如何应对一种新药在市场上它被释放之前,“麦莎博士解释说他是万能专家和负责持续的DCM的研究。

今天,新药测试转基因(转基因)细胞或在小型和大型动物的病人。这些模型一样好,他们不是人类。“人类平台功能细胞iPSC-derived心肌细胞等测试药物会增加信心,会更少或没有副作用,和药物的疗效将提高对疾病他们用于“麦莎”博士解释说。

良好的统计工具

研究实验室心脏细胞的行为和成人细胞,实验室进行RNA测序和比较他们的基因表达的差异。然后上传到该数据组学探险家。

“现在我们正在进行主成分和层次热图分析样本聚类,我们如何识别基因,可以一起组心脏组织,从同一个病人心肌细胞。然后我们看看基因本体(基因的分子功能)来比较两者之间的异同,”她说。

麦莎博士目前正在与大约40个样本(20心样品和20 iPSC心肌细胞样本)来自DCM患者和测试不同的药物治疗。

她解释道:“我们也在寻找成熟的iPSC心肌细胞是否匹配的人类心脏更好,所以我们测试不同的代理和使用PCA阴谋看到哪些化学我们添加了让这些iPSC-heart细胞更接近人类的心脏。”

快速、灵活的分析

通常在同一时间不同的实验正在进行中在实验室,另一位同事,例如,使用Qlucore基因组编辑。“我们从一个病人的皮肤和血液携带突变与DCM有关。我们利用基因工具正确的突变,删除它,然后使用Qlucore工具看到基因表达改变了我们如何识别任何途径参与了疾病,“麦莎”博士解释说。

一年前实验室获得了下一代DNA测序机器,这增加了数据产生的数量。

“我们有大量的实验及时和我们想要的结果。Qlucore软件绝对是帮助,”她说。“这意味着细胞生物学家像自己可以看看数据,分析和执行统计分析报告或论文,而无需经过bioinformatician。他是一个20个左右的人在实验室和超负荷的工作。

“这就是为什么我是如此的兴奋当我第一次发现这个软件作为一个需要我们真的实现,”她补充道。

收购Qlucore软件之前,一些生物学家研究开发编程技能但这花大量的时间来获得专业知识,麦莎博士说。其他工具在实验室可以对齐序列,生成一个热图和运用一些统计测试但没有灵活性和缓慢。与Qlucore”,你可以看到实时情况正在改变当你设置一个p值截止统计分析更加灵活,所以你也可以运行自定义R脚本如果需要,”她说。

不断改进

麦莎博士和她的团队都希望会有一个点,大多数分析组学浏览器平台上可以做,包括不同的正常化策略整合,基因组浏览器查看,和圆形可视化情节。实验室也想利用Qlucore methylome-sequencing等其他类型的分析和ChIP-sequencing看着表观遗传修饰与心脏病和对药物治疗的反应。

“这些分析将加深我们的了解关于这些过程所涉及的机制,并可能促进发现新的治疗方法,“麦莎”博士说