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Science子刊:新治療方法促進(jìn)小鼠多能干細(xì)胞的產(chǎn)生

時(shí)間:2024/8/22閱讀:141
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摘要:研究人員發(fā)現(xiàn)了一種加速小鼠多能干細(xì)胞生產(chǎn)和質(zhì)量的治療方法。
基因組調(diào)控中心(CRG)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種加速小鼠多能干細(xì)胞生產(chǎn)和質(zhì)量的治療方法。這一發(fā)現(xiàn)有可能改善具有兩條X染色體的個(gè)體的疾病建模和藥物測(cè)試;女性、變性男性或患有克氏綜合征的額外X染色體的男性。研究結(jié)果發(fā)表在《Science Advances》雜志上。
這項(xiàng)研究涉及到誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs),它可以變成體內(nèi)任何類型的細(xì)胞,使其成為研究和醫(yī)學(xué)中高度通用和有價(jià)值的資源。它們使科學(xué)家能夠在實(shí)驗(yàn)室中研究疾病并開(kāi)發(fā)個(gè)性化的治療方法。它們還具有替代受損或患病組織的潛力。
Science子刊:新治療方法促進(jìn)小鼠多能干細(xì)胞的產(chǎn)生
圖1 干擾素γ途徑增強(qiáng)iPSC重編程中的多能性和X染色體再激活
在人類中,創(chuàng)造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞需要對(duì)皮膚細(xì)胞等特化的成年細(xì)胞進(jìn)行重新編程,使其恢復(fù)到多能狀態(tài)。2012年,日本研究員Shinya Yamanaka獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。然而,以這種方式制造干細(xì)胞是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),很少有細(xì)胞能達(dá)到真正的多能狀態(tài)。
研究人員發(fā)現(xiàn),將干擾素γ (IFNγ)添加到小鼠神經(jīng)前體細(xì)胞(一種可以轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌愋蜕窠?jīng)元的細(xì)胞)的培養(yǎng)物中,將重新編程iPSCs所需的時(shí)間縮短了一天,節(jié)省了時(shí)間和資源。
這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝,因?yàn)镮FNγ通常被認(rèn)為有助于身體對(duì)感染做出反應(yīng),例如,通過(guò)激活免疫細(xì)胞和促進(jìn)炎癥來(lái)應(yīng)對(duì)病毒的存在。這是它第一次被證明在完(空)全不同的細(xì)胞編程環(huán)境中起作用。
這項(xiàng)研究的第一作者,巴塞羅那基因組調(diào)控中心的研究員Mercedes Barrero說(shuō):“干擾素可以通過(guò)打開(kāi)DNA和快速激活基因表達(dá)來(lái)幫助細(xì)胞對(duì)病毒感染做出反應(yīng)。一種可能的解釋是,通過(guò)像蛤一樣打開(kāi)DNA,它暴露了某些基因,使它們更容易重新編程,并加速細(xì)胞向干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。"
帶有“X因子"的病毒防御蛋白
許多遺傳疾病都與X染色體有關(guān)。研究具有兩條X染色體的女性iPSCs,有助于研究人員了解這些情況。女性干細(xì)胞也可以用于藥物測(cè)試,通過(guò)了解它們?nèi)绾闻c女性細(xì)胞相互作用,確保治療分子對(duì)不同性別的個(gè)體有效和安全。
CRISPR篩查揭示了參與重編程和X再激活的分子網(wǎng)絡(luò)
圖2 CRISPR篩查揭示了參與重編程和X再激活的分子網(wǎng)絡(luò)
女性多能干細(xì)胞還可用于為影響女性的疾病建立更準(zhǔn)確的模型,或者最終用于培養(yǎng)專門針對(duì)女性患者需要的移植組織和器官。然而,創(chuàng)造高質(zhì)量的女性干細(xì)胞系一直具有歷史挑戰(zhàn)性。
這是因?yàn)榕猿赡昙?xì)胞通常有一條X染色體處于休眠狀態(tài),這是一種補(bǔ)償機(jī)制,有助于避免來(lái)自兩條X染色體的雙劑量基因產(chǎn)物處于活躍狀態(tài)的影響。帶有XY染色體的男性細(xì)胞不需要處理這個(gè)問(wèn)題。
在細(xì)胞重編程過(guò)程中激活兩個(gè)X染色體通常是高質(zhì)量干細(xì)胞的標(biāo)志。這意味著一個(gè)細(xì)胞已經(jīng)被徹(空)底重新編程,擺脫了之前的身份,并獲得了成為任何細(xì)胞類型的潛力,基本上是模仿早期胚胎階段的細(xì)胞。
研究人員發(fā)現(xiàn),干擾素γ (IFNγ)在加速X染色體的再激活方面非常有效,加速了高質(zhì)量iPSCs的產(chǎn)生。
“在小鼠細(xì)胞重編程過(guò)程的早期,添加干擾素伽馬使X染色體的再激活效率提高了一倍?!半m然最終的iPSCs質(zhì)量相同,但我們懷疑在人類干細(xì)胞中可能會(huì)有所不同,病毒防御蛋白可能在提高人類女性干細(xì)胞系的質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用,"該研究的高級(jí)作者、巴塞羅那基因組調(diào)控中心的研究員Bernhard Payer博士說(shuō)。
“女性個(gè)性化醫(yī)療需要高質(zhì)量的女性干細(xì)胞系。沒(méi)有這些,實(shí)驗(yàn)性療法可能會(huì)失敗。我們的發(fā)現(xiàn)使高質(zhì)量女性iPSCs的生產(chǎn)向前邁進(jìn)了一步,這對(duì)于確保個(gè)性化醫(yī)療的承諾使所有人受益至關(guān)重要,而不僅僅是少數(shù)人,"Payer博士總結(jié)道。
參考資料
[1] The interferon γ pathway enhances pluripotency and X-chromosome reactivation in iPSC reprogramming


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