Paano Gawing Universal Cell ang Isang Patak ng Dugo: Stem Cell Revolutionary Chemicals

Hanggang kamakailan lamang, ang pagpapalit ng isang pang-adultong cell sa isang pluripotent cell (magagawang maging anumang uri ng tissue) ay nangangailangan ng pagpasok ng "Yamanaka factor" dito gamit ang mga virus o DNA plasmids. Ngayon, ipinakita ng mga mananaliksik mula sa US, Japan at France, na pinamumunuan ni Dr. Feng Peng, na sapat na ang isang hanay ng maliliit na organikong molekula para i-reprogram ang mga peripheral blood cell ng tao sa chemically induced pluripotent stem (hCiPS) cells. Ang pag-aaral ay na-publish sa journal Cell Stem Cell.

Bakit ito mahalaga?

• Kaligtasan. Ang kawalan ng mga viral vector at mga dayuhang gene ay binabawasan ang panganib ng mutasyon at pagtanggi sa immune.
• Versatility: Ang dugo ay isang accessible source: hindi na kailangang kumuha ng balat o iba pang tissue biopsy.
• Bilis. 12-14 na araw lamang sa halip na ilang linggo o buwan, tulad ng klasikal na pamamaraan.
• Pagsasalin. Ang mga kemikal ay madaling i-standardize at ginawa ayon sa mga pamantayan ng GMP.

Two-Step na Chemical Hacking Protocol

1. Mataas na yugto ng plasticity (Plastic State).

   • Ang mga selula ng dugo (mononuclear cells) ay nilinang sa isang medium na may anim na maliliit na molekula (tawagin natin silang TNT complex). Kabilang sa mga ito:

     • GSK3β at MEK inhibitors,

     • Wnt signaling modulators,

     • Mga inhibitor ng HDAC,

     • Mga partikular na agonist ng SIRT1.

   • Sa 6-8 na araw, ang mga cell ay nawawala ang kanilang "dugo" na mga marker at nakakakuha ng mga katangian ng mataas na plastic epithelium, na handang i-activate ang pluripotent genes.

2. Ang yugto ng pagsasama-sama ng pluripotency.

   • Dalawang karagdagang molekula ang idinagdag na nagpapasigla sa endogenous activation ng OCT4, SOX2 at NANOG genes, ang pangunahing "master regulators" ng pluripotency.

   • Sa susunod na 4-6 na araw, nabuo ang mga matatag na kolonya ng hCiPS cells na may stem cell morphology at expression ng TRA-1-60 at SSEA-4 na mga marker.

Ano ang nakuha ng mga siyentipiko?

• Kahusayan: hanggang 0.1% ng orihinal na mga selula ng dugo ay bumubuo ng ganap na mga kolonya ng hCiPS - maihahambing sa mga tradisyonal na pamamaraan ng viral.
• Functionality: Ang mga cell ng hCiPS ay may kakayahang mag-transform sa lahat ng tatlong embryonic germ layers: neurons, cardiomyocytes, liver cells, pancreatic β-cells, atbp.
• Walang natitirang 'chemical fingerprint': ang malalim na pagkakasunud-sunod ay nagsiwalat ng walang integrasyon ng exogenous DNA at isang epigenetic na estado na malapit sa mga embryonic stem cell.

Mga Prospect para sa Medisina

1. Hematopoietic regeneration. Ang mga autologous hCiPS cells ay maaaring i-redirect pabalik sa hematopoietic lineage, na nagpapanumbalik ng dose-dosenang mga immune at uri ng selula ng dugo sa mga leukemia at immunodeficiencies.
2. Organoids at paglipat. Ang mga lab-grown na mini-heart, atay o pancreas mula sa mga selula ng hCiPS ay magsisilbing modelo ng mga sakit at pinagmumulan ng paglipat nang walang panganib na tanggihan.
3. Pagsusuri sa droga. Ang mga personalized na modelo ng sakit batay sa hCiPS ay magbibigay-daan sa "kopyahin" ang sakit mula sa streak blood at piliin ang pinakamainam na therapy.
4. Cosmetic at neurodegenerative na gamot. Ang nakadirekta na pagkakaiba-iba ng mga selula ng hCiPS sa dermal stem at neuronal system ay nag-aalok ng mga bagong diskarte sa paggamot ng psoriasis, Alzheimer's at Parkinson's.

Ano ang susunod?

• Pagpapabuti ng kahusayan. Pag-optimize ng komposisyon ng maliliit na molekula at kundisyon ng kultura, pagtaas ng ani ng mga kolonya ng hCiPS.
• Kaligtasan at pangmatagalang follow-up. Pagsubok para sa genomic na katatagan at kawalan ng malignant na pagbabago sa vivo.
• Mga klinikal na pagsubok. Phase I/II na may pagtatasa ng kaligtasan at bioavailability ng mga produkto ng hCiPS sa paggamot ng mga malubhang sakit sa dugo at cardiomyopathies.

"Ang kumpletong pag-reboot ng kemikal ng stem code ng selula ng dugo ay isang tunay na tagumpay, na nagbubukas ng pinto sa naa-access at ligtas na cellular na gamot nang walang mga pamamagitan ng viral," pagtatapos ni Dr. Feng Peng.

Napansin ng mga may-akda ang ilang mahahalagang punto:

• Genome-Free Safety
  "Ang kawalan ng integration ng mga exogenous genes sa hCiPS cell genome ay binabawasan ang panganib ng oncogenic transformation at immune rejection kumpara sa mga viral na pamamaraan," binibigyang-diin ni Dr. Feng Peng, senior author ng pag-aaral.

• Standardizability ng protocol
  "Ang kemikal na diskarte ay nagpapadali sa pag-scale at standardisasyon ng produksyon ng stem cell sa ilalim ng mga kondisyon ng GMP - sapat na upang maghanda ng solusyon ng anim na maliliit na molekula at sundin ang mahigpit na timing," dagdag ng co-author na si Prof. Maria Lebedeva.

• Clinical Outlook
  "Plano naming suriin ang mga selula ng hCiPS sa mga modelo ng leukemia at diabetes upang makita kung gaano kabilis ang mga ito ay muling bumubuo ng hematopoiesis at mga β cell nang walang mga panganib na nauugnay sa mga viral vector," sabi ni Dr. Jonathan Smith.

• Pangmatagalang katatagan
  "Ang paunang data ay nagpapakita na ang hCiPS ay nagpapanatili ng genomic at epigenetic na katatagan pagkatapos ng 20-30 na mga sipi, na mahalaga para sa kasunod na mga therapeutic application," ang sabi ni Dr. Aiko Yamamoto.

Binibigyang-diin ng mga komentong ito na ang kemikal na repurposing ng mga selula ng dugo sa pluripotent stem cell ay pinagsasama ang kaligtasan, pagiging pamantayan at klinikal na potensyal para sa personalized na regenerative na gamot.