Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
"Pilot" DNA do zdalnego sterowania komórkami
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Zespół profesora Jakoba Hanny z Instytutu Weizmanna stworzył z komórek macierzystych kompletne modele ludzkich embrionów i prowadził ich rozwój poza macicą przez 8 dni. Embriony posiadały wszystkie struktury charakterystyczne dla naturalnie powstałych 14-dniowych embrionów, w tym łożysko, pęcherzyk żółtkowy, kosmówkę i inne tkanki potrzebne do odpowiedniego wzrostu. To znaczące osiągnięcie, gdyż to, co udawało się dotychczas uzyskać z ludzkich komórek macierzystych nie mogło być uznawane za prawdziwe modeli embrionów, gdyż nie posiadało niemal żadnych struktur niezbędnych do rozwoju embrionalnego.
Modele embrionu uzyskane przez zespół Hanny posłużą nie tylko do badań nad słabo poznanym najwcześniejszym etapem rozwoju człowieka. A to ten etap jest w wielu momentach kluczowy. W siódmym dniu po zapłodnieniu rozwijający się zarodek zagnieżdża się w macicy, a już 3-4 tygodnie później wykształcają się zawiązki wszystkich narządów. Wszystko rozgrywa się w pierwszym miesiącu, przez pozostałych osiem miesięcy płód głównie rośnie, mówi Hanna. Jednak ten pierwszy miesiąc to dla nas w dużej mierze tajemnica. Nasze embriony stworzone z komórek macierzystych pozwolą na badanie tego okresu w sposób łatwy i etyczny. Rozwój modelowego embrionu bardzo przypomina rozwój prawdziwego ludzkiego embrionu, szczególnie rozwój różnych jest struktur, dodaje uczony.
Zespół Hanny korzystał z doświadczeń zdobytych podczas prac na mysim embrionem w komórek macierzystych. W przypadku ludzkiego embrionu naukowcy również nie skorzystali ani z zapłodnionego jaja, ani z macicy. Użyli pluripotencjalnych komórek macierzystych, które mogą różnicować się w wiele – ale nie wszystkie – typów komórek. Część z wykorzystanych komórek pobrali ze skóry dorosłego człowieka, część pochodzi zaś z linii komórkowych od lat hodowanych w laboratorium.
Następnie wykorzystali opracowaną przez siebie metodę reprogramowania zmieniając je w komórki na wcześniejszym etapie życia, które mogą różnicować się w dowolny typ komórek. Ten etap odpowiada 7-dniowemu zarodkowi, takiemu, który właśnie zagnieżdża się w macicy.
Naukowcy podzielili pozyskane przez siebie komórki na trzy grupy. Ta, która miała rozwinąć się w embrion pozostała bez zmian. Pozostałe dwie grupy poddano działaniu odpowiednich środków chemicznych – bez modyfikacji genetycznych – po to, by rozwinęły się tkanki potrzebne do utrzymania embrionu przy życiu – łożysko, pęcherzyk żółtkowy i kosmówkę. Po wymieszaniu komórek w odpowiednim zoptymalizowanym środowisku, doszło do spontanicznej samoorganizacji i około 1% z nich utworzył embrion. Embrion z definicji sam się rozwija. Nie trzeba mu mówić, co ma robić. Wystarczy uwolnić zakodowany wewnątrz potencjał. Kluczowym elementem jest wymieszanie odpowiednich komórek na samym początku. Gdy się to zrobi, embrion samodzielnie zaczyna się rozwijać, mówi Hanna. Po uzyskaniu embrionu naukowcy przez 8 dni rozwijali go poza macicą, uzyskując etap rozwoju odpowiadający 14-dniowemu zarodkowi.
Gdy naukowcy porównali wewnętrzną organizację swojego modelu z ilustracjami i wynikami badań anatomicznych dostępnych w atlasach z lat 60., zauważyli olbrzymie podobieństwa. Ich model zawierał każdą znaną strukturę, znajdowała się ona w odpowiednim miejscu, miała prawidłowe rozmiary i kształt. Embrion wydzielał nawet odpowiednie hormony. Gdy naukowcy je pobrali i umieścili na komercyjnym teście ciążowym, uzyskali wynik dodatni.
Wiele wad rozwojowych pojawia się w pierwszych tygodniach życia zarodka, gdy kobieta jeszcze nie wie, że jest w ciąży. Stworzony w Izraelu model pozwoli na poszukiwanie zarówno sygnałów świadczących o prawidłowym, jak i nieprawidłowym rozwoju. Już teraz naukowcy zauważyli, że jeśli do 10 dnia po zapłodnieniu embrion nie zostanie otoczony komórkami tworzącymi łożysko, jego struktury zewnętrzne, jak pęcherzyk żółtkowy, nie rozwijają się prawidłowo.
Naukowcy poinformowali też, że na etapie odpowiadającym 7. dniu po zapłodnieniu model składał się ze 120 komórek, a jego średnica wynosiła 0,1 mm. Na etapie 14. dnia był on złożony z około 2500 komórek i mierzył 0,5 mm.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzięki rzadkiej mutacji genetycznej Jo Cameron żyje bez bólu, jej rany szybciej się goją, a kobieta nigdy nie odczuwa lęku i strachu. Przed dwoma laty naukowcy z University College London (UCL) odkryli u niej zmutowany gen FAAH-OUT, a teraz opisali unikatowy mechanizm molekularny, za pomocą którego mutacja wyłącza ekspresję genu FAAH oraz wpływa na inne szlaki molekularne powiązane z gojeniem się ran i nastrojem. Ich odkrycie może stać się przyczynkiem do nowych prac w obszarach, w których Jo Cameron jest tak wyjątkowa.
Kobieta trafiła pod opiekę genetyków z UCL w 2013 roku, gdy jej lekarz zauważył, że nie odczuwa ona bólu po dużych zabiegach chirurgicznych na biodrze i dłoni. Naukowcy z Londynu przez 6 lat poszukiwali przyczyny tego zjawiska, aż zidentyfikowali gen, który nazwali FAAH-OUT, zawierający rzadką mutację. Połączenie z inną, częściej spotykaną mutacją w genie FAAH, dało Jo unikatowe cechy.
Co interesujące, gen FAAH-OUT znajduje się w „śmieciowym DNA”. To DNA niekodujące, które stanowi aż 98% genomu, a o którym do niedawna sądzono, że nie odgrywa żadnej roli. Ostatnio pojawia się jednak coraz więcej badań wskazujących na to, że „śmieciowe DNA” jest niezwykle ważne, a jedne z nich wskazują, że być może dzięki niemu jesteśmy ludźmi. Teraz okazało się, że FAAH-OUT wpływa na ekspresję genu FAAH, który stanowi część układu endokannabinoidowego i oddziałuje na odczuwanie bólu, nastrój oraz pamięć. Zrozumienie, w jaki sposób FAAH-OUT wpływa na ekspresję FAAH może pomóc np. w opracowaniu nowych leków przeciwbólowych.
Dzięki Jo Cameron naukowcy dowiedzieli się, że FAAH-OUT ma wpływ na ekspresję FAAH, a gdy wpływ ten – tutaj w wyniku mutacji – zostaje znacznie zmniejszony, dochodzi do dużej redukcji poziomu aktywności enzymów FAAH. FAAH-OUT to niewielki punkt na rozległym oceanie, który dopiero zaczęliśmy mapować. Stanowi on molekularną podstawę do pozbycia się bólu, zidentyfikowaliśmy też szlaki molekularne wpływające na nastrój i gojenie się ran. A na to wszystko ma wpływ mutacja w FAAH-OUT. Myślę, że nasze badania będą miały istotny wpływ na takie obszary naukowe jak gojenie się ran, depresja i wiele innych, mówi jeden za autorów badań, doktor Andrei Okorokov.
Analizy pokazały też, że mutacja, którą posiada Jo Cameron, a która wyłączyła FAAH, doprowadziła też do wyłączenia 348 innych genów oraz włączenia 797. Są wśród nich zmiany w szlaku WNT, który jest powiązany z gojeniem się ran. Zaobserwowano na przykład zwiększoną aktywność genu WNT16, który jest wiązany z regeneracją kości. Innymi istotnymi genami, których aktywność została zmieniona są BNDF, wiązany z regulacją nastroju oraz ACKR3, który wpływa na regulację poziomu opioidów. To te zmiany mogą powodować, że Jo Cameron nie czuje niepokoju, strachu czy bólu.
Początkowe odkrycie mutacji genetycznej u Jo Cameron było niezwykle ekscytujące. Ale dopiero teraz zaczyna robić się naprawdę ciekawie. Dzięki dokładnemu zrozumieniu, co dzieje się na poziomie molekularnym możemy próbować zrozumieć, jak działa cały mechanizm biologiczny, a to otwiera drogę do odkrycia leków, które pewnego dnia będą miały olbrzymi wpływ na życie pacjentów, dodaje profesor James Cox.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Instytutu Studiów Biologicznych Salk opracowali technikę, która pozwala bezpośrednio przekształcić komórki otwartych ran w nowe komórki skóry. Podejście bazuje na reprogramowaniu do stanu "macierzystopodobnego" (ang. AAV-based in vivo reprogramming).
Przyda się to w leczeniu różnych uszkodzeń skóry (np. stopy cukrzycowej i oparzeń), a także do przeciwdziałania skutkom starzenia czy badania nowotworów skóry.
Nasze obserwacje stanowią wstępny dowód na regenerację in vivo całej trójwymiarowej tkanki, takiej jak skóra, a nie jak wcześniej wykazano, tylko poszczególnych typów komórek - podkreśla prof. Juan Carlos Izpisua Belmonte.
Wrzody skórne są zazwyczaj leczone chirurgicznie; wrzód pokrywa się przeszczepioną skórą. Gdy jest on jednak wyjątkowo duży, lekarzom może być trudno pozyskać odpowiednią ilość skóry. W takich przypadkach izoluje się komórki macierzyste skóry i po etapie hodowli w laboratorium przeszczepia się je pacjentowi. Procedura ta nie zawsze jest jednak skuteczna i wymaga czasu, co może narażać życie chorego.
Izpisua Belmonte i Masakazu Kurita, który ma doświadczenie w chirurgii plastycznej, wiedzieli, że kluczowym krokiem gojenia ran jest migracja albo transplantacja podstawnych keratynocytów. Te macierzystopodobne komórki są prekursorami dla różnych typów komórek skóry. Niestety, duże rany, w których doszło do utraty licznych warstw skóry, nie mają już podstawnych keratynocytów. Nawet jeśli się goją, komórki namnażające się w tym rejonie biorą głównie udział w zamknięciu rany i stanie zapalnym, a nie odbudowie skóry.
Panowie chcieli więc sprawdzić, czy bez pobierania z ciała da się te inne komórki bezpośrednio przekształcić w podstawne keratynocyty. Chcieliśmy uzyskać skórę w miejscu, gdzie nie było skóry, od której można by zacząć - wyjaśnia Kurita.
By ustalić, co trzeba zmienić, reprogramując, naukowcy zaczęli od porównania poziomów białek w 2 typach komórek: zapalnych i keratynocytach. W ten sposób zidentyfikowali 55 czynników - białek i RNA - potencjalnie zaangażowanych w definiowanie unikatowej tożsamości podstawnych keratynocytów. Później metodą prób i błędów i na drodze dalszych eksperymentów zawęzili listę do 4 czynników, które mogłyby pośredniczyć w konwersji do keratynocytów.
Gdy miejscowo potraktowano nimi wrzody skórne myszy, w ciągu 18 dni rozwinął się tu nabłonek. Z czasem rozrósł się i połączył otaczającą skórę nawet w rozległych zmianach. Podczas testów molekularnych czy genetycznych 3 i 6 miesięcy później wygenerowane komórki zachowywały się jak zdrowe komórki skóry.
By zoptymalizować technikę, naukowcy planują kolejne badania. Chcą też przetestować dodatkowe modele wrzodów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Politechniki Warszawskiej (PW) i Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu chcą sprawdzić, czy z komórek macierzystych z dziąseł da się wyhodować tak potrzebne trzecie zęby.
Postawiliśmy hipotezę, że tkanki dziąsła są w stanie przekształcić się w inne struktury, a szczególnie konkretna grupa komórek macierzystych. Chcemy zbadać możliwości ich wykorzystania. Dowiemy się, jakiego rodzaju tkanki można z nich wytworzyć - opowiada dr hab. inż. Agnieszka Gadomska-Gajadhur z Wydziału Chemicznego PW, kierowniczka projektu SteamScaf.
Należy podkreślić, że stomatolodzy doskonale zdają sobie sprawę z potencjału regeneracyjnego jamy ustnej. Wiadomo, na przykład, że w miejscu usuniętego zęba odbudowują się struktura kostna, chrzęstna i nabłonkowa oraz tkanki nerwowe (w końcu nie tracimy czucia w obrębie objętej zabiegiem części żuchwy/podniebienia).
Wkład poznański, warszawski i zagraniczny
Zespół z Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu zajmie się różnicowaniem komórek; ekipą kieruje prof. dr hab. Bartosz Kempisty z Zakładu Histologii i Embriologii, a od strony stomatologicznej wspiera go dr hab. Marta Dyszkiewicz-Konwińska. Jak podkreślono w komunikacie prasowym PW, celem [naukowców z Poznania] będzie różnicowanie komórek pobranych z dziąseł świńskich w kierunku tkanki kostnej, chrzęstnej lub tkanki nerwowej.
Uczeni z Warszawy opracują za to nośnik, na którym komórki macierzyste zostaną osadzone. Tu będą mogły rosnąć i przekształcać się w tkankę. Syntetyzujemy materiały, z których wykonane zostaną te rusztowania. Materiały będą w pełni biozgodne i resorbowane, czyli po pewnym czasie wchłoną się, a także biomimetyczne, bazujące na składnikach obecnych w naszym organizmie. Docelowo chcielibyśmy dostarczyć też pewne czynniki wzrostu dla tych komórek. Co ciekawe, rusztowania będą miały głównie strukturę włóknistą, przypominającą trochę tkaninę - mówi dr hab. inż. Gadomska-Gajadhur.
Jeśli wszystko pójdzie z planem, ośrodki z Wielkiej Brytanii i Czech, które specjalizują się w oznaczaniu cech zróżnicowanych komórek, ocenią, czy uzyskana tkanka jest pełnowartościowa. Poza tym określą, czy to tkanka kostna, chrzęstna czy mieszana.
Poszukiwanie alternatyw
Japończycy potrafią uzyskać w laboratorium zawiązki zębów. Bazują przy tym na komórkach macierzystych pozyskiwanych z krwi pępowinowej z banków. W Japonii takiej krwi jest dużo, jednak w Polsce kiedyś nie było takiej procedury, stąd bardzo skąpe zasoby. Naukowcy szukają zatem alternatyw dla różnych osób, np. seniorów, którzy potrzebują materiałów kościo- lub zębozastępczych.
Wbrew pozorom, implanty nie są tak dobrym rozwiązaniem, jak mogłoby się wydawać. Większość ludzi myśli, że w przypadku wypadnięcia zębów są one najprostszym rozwiązaniem. Niestety, każda taka interwencja, wkręcanie czy wyjmowanie implantów, wiąże się z tym, że naturalna kość człowieka osłabia się i następny zabieg jest coraz trudniejszy – mówi dr hab. inż. Gadomska-Gajadhur.
Problemem są też choroby autoimmunologiczne. U takich pacjentów często atakowana jest bowiem tkanka przy implancie. Zapalenia wokół implantów (periimplantitis) mogą prowadzić do utraty wszczepu.
Jak widać, rozwiązania, które pozwalają skutecznie i na długo odtworzyć fizjologiczne funkcje uzębienia, są na wagę złota.
Plany na przyszłość
Naukowcy wiążą duże nadzieje z ewentualną realizacją części projektu dot. tkanki nerwowej. Wyhodowane neurony i tkanka nerwowa oznaczają bowiem olbrzymi potencjał w zakresie przeszczepów np. w obrębie rdzenia czy nerwów obwodowych.
Już teraz myślimy o projekcie związanym z komórkami macierzystymi, które chcielibyśmy pobierać od pacjentów stomatologicznych. Do modelu świńskiego zmusiła nas sytuacja – mieliśmy etap zaostrzonej pandemii i wykonywano coraz mniej zabiegów ekstrakcji zębów. Baliśmy się, że pozyskamy bardzo mało materiału i zdecydowaliśmy się na ten bardziej dostępny i podobny do ludzkiego. Docelowo myślimy jednak o dużym europejskim projekcie. Odpowiedź, w jakim kierunku będziemy podążać, da nam SteamScaf [projekt „Biomimetyczne, biodegradowalne podłoża komórkowe do różnicowania komórek macierzystych w kierunku osteoblastów i chondrocytów” potrwa do końca przyszłego roku] – podsumowuje badaczka z PW.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Osnabrück University oraz Ozouga Chimpanzee Project są pierwszymi, którzy zaobserwowali, że szympansy celowo nakładają owady na otwarte rany swoje i swoich towarzyszy. Wiele gatunków zwierząt wykazuje zachowania, które możemy porównać do ludzkiego zażywania lekarstw. Zjawisko to zyskało nazwę zoofarmakognozji. Obserwowano je u wielu gatunków, w tym owadów, płazów, ptaków i ssaków. Nasi dwaj najbliżsi krewni, szympansy i bonobo, zjadają rośliny zawierające substancje przeciwrobacze i żują gorzkie liście, które zabijają pasożyty, mówi biolog Simone Pika.
Teraz zaś udokumentowano pierwszy przypadek nakładania materiału pochodzącego od zwierząt na otwarte rany. "Mamy tutaj pierwsze dowody na to, że szympansy celowo łapią owady i nakładają je na rany. Chcemy teraz zbadać potencjalne korzyści, jakie odnoszą z takiego zachowania", mówi prymatolog Tobias Deschner.
Po raz pierwszy zachowanie takie zauważono w 2019 roku. Alessandra Mascaro, ochotniczka pracująca przy projekcie badania szympansów obserwowała szympansicę Suzee. Patrzyłam, jak zajmuje się zranioną stopą swojego nastoletniego syna, Sia. Zauważyłam, że trzyma coś w ustach, wyjmuje i nakłada na ranę syna. Wieczorem przejrzałam wykonane przez siebie nagranie i zauważyłam, że Suzee najpierw wyciągnęła rękę i złapała coś, co wsadziła sobie do ust, a następnie z ust przeniosła to na ranę syna, mówi.
Mniej więcej tydzień później inna badaczka, doktorantka Lara Southern zauważyła podobne zachowanie u samca Freddy'ego. Naukowcy stwierdzili, sposób i miejsce chwytania wskazują, że szympansy łapią latające owady. Przed kolejny rok uczeni z uwagą przyglądali się szympansom, u których widać było otwarte rany. W tym czasie zauważyli 22 tego typu zachowania. W większości przypadków małpy nakładały owady na swoje własne rany.
Niemal rok po pierwszej obserwacji dokonanej przez Mascaro zauważono coś innego. Samiec Littlegray miał głęboką ranę goleni. Carol, samica, która go iskała, nagle złapała owada. Podała go Littlegreyowi, a ten nałożył go sobie na ranę. Następnie Carol i dwa inne dorosłe szympansy dotykały rany i przesuwały w niej owada. Trzy niespokrewnione zwierzęta wykonywały tę czynność najwyraźniej po to, by członek ich grupy odniósł z tego korzyść, mówi Lara Southern.
Naukowcy przypuszczają, że nakładanie owadów ma właściwości przeciwzapalne lub odkażające. Musimy pamiętać, że i ludzie od co najmniej 3400 lat stosują owady w podobny sposób, a współczesna nauka dowiodła, że w ten sposób dostarczają do organizmów antybiotyki i zwalczają wirusy. Nie można jednak wykluczyć, że zaobserwowane zachowanie ma wyłącznie znaczenie kulturowe, a nie medyczne. Podobnie zresztą jak w wielu ludzkich kulturach, gdzie stosowane środki nie mają na celu przynoszenia korzyści zdrowotnych.
Interesują mnie zdolności poznawcze szympansów, dlatego dla mnie najbardziej uderzającym zjawiskiem było obserwowanie, że zwierzęta nie tylko zajmują się swoimi ranami, ale również ranami innych niespokrewnionych zwierząt. Takie przykłady wyraźnie prospołecznego zachowania są rzadko obserwowane u zwierząt innych niż człowiek i myślę, że przekonają one nawet sceptyków, mówi Pika.
W następnym etapie swoich badań naukowcy chcą zebrać owady, jakie nakładały sobie na rany szympansy i sprawdzić, czy ich stosowanie może mieć jakieś znaczenie farmaceutyczne. Ponadto uczeni zamierzają dokładnej sprawdzić, jak przebiegają tego typu interakcje. Kto jest głównym aktorem takich zachowań, a kto głównym odbiorcą tych działań oraz jak przebiega proces społecznego przekazywania wiedzy.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.