Call us
|
Added
октября 9, 2019
Location
Просмотры
1392
Рейтинг
  Loading... |
Исследование планарии позволило нам охарактеризовать подгруппу особенно универсальных взрослых стволовых клеток, которые позволяют этому червю полностью восстанавливаться даже после самых разрушительных поражений. Открытие может иметь последствия в области регенеративной медицины.
Особый тип стволовых клеток, способных к регенерации всего смертельно поврежденного организма, был идентифицирован у планарий, плоского червя, известного своими способностями к регенерации. Открытие, сделанное группой исследователей из Института медицинских исследований Stowers в Канзас-Сити под руководством Алехандро Санчеса Альварадо, подписавшего статью «Клетка», имеет интересные последствия для развития регенеративной медицины.
Многоклеточные организмы развиваются из одной клетки, которая делится на две идентичные клетки, затем четыре и так далее.
В начале каждая из этих эмбриональных стволовых клеток является тотипотентной, что означает, что она способна породить все возможные типы клеток организма. Однако по мере того, как деления продолжаются, эти клетки теряют часть этой способности, становясь сначала плюрипотентными (способными генерировать все типы клеток в организме, за исключением зародышевых), мультипотентными (генерируя только определенные типы клеток) и унипотентными (один тип ячеек).
Насколько известно, у человека после рождения не осталось никаких плюрипотентных стволовых клеток, но у планарий их еще достаточно много, даже во взрослом организме, и им, называемым необластами, необходимы регенеративные способности животного.
По этой причине новообразования долгое время были предметом исследования, но до сих пор не было возможности охарактеризовать их так, чтобы можно было с уверенностью идентифицировать их в популяции взрослых клеток или в стволовых клетках, присутствующих в взрослый
Воспользовавшись сочетанием методов – от молекулярной биологии до проточной цитометрии, от биоинформатики до микроскопии – Санчес Альварадо и его коллеги впервые обнаружили, что
Необласты отличаются наличием маркера стволовых клеток, известного как piwi-1.
Однако из последующих экспериментов выяснилось, что не все стволовые клетки piwi-1 действительно являются необластами, но существует 12 различных подгрупп, одна из которых, называемая Nb2, способна полностью экспрессировать регенеративные способности.
Клетки Nb2 экспрессируют ген, который кодирует конкретный мембранный белок семейства тетраспанинов, эволюционно очень древние белки о которых еще очень мало известно.
Чтобы подтвердить, что Nb2 действительно были необластными, исследователи пересадили одну клетку этого типа в сотню планарий, подвергшихся смертельному уровню радиации. В течение короткого времени трансплантированные клетки заселяли облученный организм, позволяя животным выживать.
Открытие, – сказал Санчес Альварадо, – «открывает дверь в серию экспериментов, которые ранее были невозможны. И тот факт, что обнаруженный нами маркер выражен не только у планарий, но и у людей, говорит о том, что некоторые регенеративные механизмы, возможно, сохранили, по крайней мере, частично в нас, и что мы можем найти способы использовать их в медицинских целях “.
Планарія, клітина, яка дозволяє глисту провести повну регенерацію
Дослідження планарії дозволило нам охарактеризувати підгрупу особливо універсальних стовбурових клітин дорослих, які дозволяють цьому хробаку повністю регенеруватися навіть після найбільш руйнівних уражень. Відкриття може мати наслідки в області регенеративної медицини.
Особливий тип стовбурових клітин, здатних регенерувати цілий смертельно пошкоджений організм, був ідентифікований у планарії – хробака, що відомий своїми регенераційними можливостями. Відкриття – зроблене групою дослідників з Інституту медичних досліджень Стоунс у місті Канзас, керівництвом Алехандро Санчеса Альварадо, який підписує статтю на тему “Клітина” – має цікавий вплив на розвиток регенеративної медицини.
Багатоклітинні організми розвиваються з однієї клітини, яка ділиться на дві однакові клітини, потім чотири тощо.
На початку кожна з цих ембріональних стовбурових клітин є топотентною, це означає, що вона здатна породити всі можливі типи клітин організму. У міру продовження поділів ці клітини втрачають частину цієї здатності, стаючи першими плюрипотентними (здатними генерувати всі типи клітин в тілі, за винятком зародкових), багатопотентними (генеруючи лише певні типи клітин) і однопотужними (один тип клітин).
Наскільки відомо, у людини після народження ніяких плюрипотентних стовбурових клітин не залишається, але в планаріях все ще залишається чимала їх кількість навіть у дорослому організмі, і їм, що називаються неоластами, обумовлені регенеративні можливості тварини.
З цієї причини неообласті вже давно є предметом дослідження, але до цих пір не можна було охарактеризувати їх так, щоб можна було з упевненістю ідентифікувати їх у популяції клітин дорослої людини або в клітинах стовбурових клітин, наявних у дорослий.
Скориставшись комбінацією методик – від молекулярної біології до проточної цитометрії, від біоінформатики до мікроскопії – Санчес Альварадо та його колеги вперше виявили, що
неоласти відрізняються наявністю маркера стовбурових клітин, відомого як piwi-1.
Однак з наступних експериментів з’ясувалося, що не всі стовбурові клітини piwi-1 – це справді неообласти, але існує 12 різних підгруп, одна з яких – під назвою Nb2 – виявляється здатною повністю виражати регенеративні можливості.
Клітини Nb2 експресують ген, який кодує конкретний мембранний білок сімейства тетраспанінів, еволюційно дуже давні білки якого ще дуже мало відомо.
Щоб підтвердити, що Nb2 справді були неоластами, дослідники пересадили одну клітину цього типу на сто планарів, підданих летальному рівню опромінення. За короткий час пересаджені клітини переселили опромінений організм, дозволяючи тваринам виживати.
Відкриття, – зазначив Санчес Альварадо, – “відкриває двері до низки експериментів, які раніше були неможливі. А той факт, що виявлений нами маркер виражається не лише у планарів, але й у людей, говорить про те, що деякі регенеративні механізми, можливо, збереглися принаймні частково в нас, і що ми можемо знайти способи їх використання в медичних цілях “.
Planaria, komórka, która umożliwia robakowi pełną regenerację
Badanie na planariach pozwoliło nam scharakteryzować podgrupę szczególnie wszechstronnych dorosłych komórek macierzystych, które pozwalają temu robakowi całkowicie zregenerować się nawet po najbardziej niszczących zmianach. Odkrycie może mieć konsekwencje w dziedzinie medycyny regeneracyjnej.
Szczególny rodzaj komórek macierzystych zdolnych do regeneracji całego śmiertelnie uszkodzonego organizmu został zidentyfikowany w planarii, robaku płaskim, znanym ze swoich zdolności do regeneracji. Odkrycie – dokonane przez grupę naukowców z Stowers Institute for Medical Research w Kansas City pod kierownictwem Alejandro Sáncheza Alvarado, który podpisuje artykuł na temat „Cell” – ma interesujące implikacje dla rozwoju medycyny regeneracyjnej.
Organizmy wielokomórkowe rozwijają się z jednej komórki, która dzieli się na dwie identyczne komórki, a następnie cztery i tak dalej.
Na początku każda z tych embrionalnych komórek macierzystych jest totipotentna, co oznacza, że jest w stanie dać początek wszystkim możliwym typom komórek organizmu. Jednak w miarę dalszego podziału komórki te tracą część tej zdolności, stając się najpierw pluripotencjalnymi (zdolnymi do generowania wszystkich rodzajów komórek w ciele, z wyłączeniem komórek zarodkowych), multipotencjalnymi (generującymi tylko niektóre rodzaje komórek) i unipotentnymi (jeden typ komórek).
O ile wiadomo, u ludzi po urodzeniu nie pozostały pluripotencjalne komórki macierzyste, ale u planistów jest ich wciąż duża liczba, nawet w dorosłym organizmie, a im – zwanym neoblastom – należy się zdolność regeneracyjna zwierzęcia.
Z tego powodu neoblasty od dawna są przedmiotem badań, ale jak dotąd nie można było ich scharakteryzować, aby móc je z całą pewnością zidentyfikować w populacji dorosłych komórek lub w komórkach macierzystych obecnych w dorosły.
Korzystając z kombinacji technik – od biologii molekularnej do cytometrii przepływowej, od bioinformatyki po mikroskopię – Sánchez Alvarado i współpracownicy po raz pierwszy odkryli, że
neoblasty wyróżniają się obecnością markera komórek macierzystych znanego jako piwi-1.
Jednak z późniejszych eksperymentów okazało się, że nie wszystkie komórki macierzyste piwi-1 są tak naprawdę neoblastami, ale istnieje 12 różnych podgrup, z których jedna – zwana Nb2 – wydaje się być zdolna do pełnej ekspresji zdolności regeneracyjnych.
Komórki Nb2 wyrażają gen, który koduje określone białko błonowe z rodziny tetraspanin, bardzo ewolucyjnie bardzo stare białka, o których bardzo mało wiadomo.
Aby potwierdzić, że Nb2 były rzeczywiście neoblastami, naukowcy przeszczepili jedną komórkę tego typu na sto planistów poddanych śmiertelnemu poziomowi promieniowania. W krótkim czasie przeszczepione komórki ponownie zaludniły napromieniowany organizm, umożliwiając zwierzętom przeżycie.
Odkrycie – powiedział Sánchez Alvarado – „otwiera drzwi do serii eksperymentów, które wcześniej nie były możliwe. A fakt, że znacznik, który odkryliśmy, jest wyrażany nie tylko u planistów, ale także u ludzi, sugeruje, że niektóre mechanizmy regeneracyjne mogły zachować przynajmniej po części w nas i że możemy znaleźć sposoby na wykorzystanie ich do celów medycznych ”.
Планария, құрттың толық қалпына келуіне мүмкіндік беретін жасуша
Планария бойынша зерттеу бізге бұл құрттың ең жойқын зақымданғаннан кейін де өзін толық қалпына келтіруге мүмкіндік беретін ересек діңгек жасушаларының ішкі тобын сипаттауға мүмкіндік берді. Ашылу регенеративті медицина саласында салдары болуы мүмкін.
Бүкіл өлген организмді қалпына келтіруге қабілетті бағаналы жасушаның белгілі бір түрі планарияда анықталды, оның қалпына келтіру қабілетімен танымал жалпақ құрт. «Жасуша» туралы мақалаға қол қоятын Алехандро Санчес Альварадо басқарған Канзас-Ситидегі Стауэрс атындағы Медициналық зерттеулер институтының зерттеушілер тобы жасаған ашылу регенеративті медицинаның дамуына әсер етеді.
Көп жасушалы ағзалар бір клеткадан дамиды, олар екі бірдей жасушаға, содан кейін төртеуге және т.б.
Бастапқыда осы эмбрионалды бағаналы жасушалардың әрқайсысы тотипотентті, яғни дененің барлық мүмкін болатын жасуша түрлерін тудыруға қабілетті. Бөлу жалғасып жатқанда, бұл жасушалар бірінші плурипотентті болып, дене мүшелерінің бір бөлігін жоғалтады (организмдегі барлық жасушалар түрін құруға қабілетті, герминдік клеткаларды алып тастағанда), мультипотентті (жасушалардың тек кейбір түрлерін ғана тудырады) және біркелкі емес (бір тип жасушалар).
Белгілі болғандай, адам туылғаннан кейін плурипотентті бағаналы жасушалар қалмайды, бірақ планарийлерде олардың ересектер ағзасында әлі де жақсы саны бар, ал оларға «neoblast» деп аталатындар – жануарлардың қалпына келу қабілеті байланысты.
Осы себептен, необласттар ұзақ уақыт бойы зерттеу тақырыбы болған, бірақ әлі күнге дейін оларды ересек жасуша популяциясында немесе тірек клеткаларында сенімділікпен анықтай алу үшін оларды сипаттау мүмкін болмады. ересек адам.
Молекулалық биологиядан ағынды цитометрияға дейін, биоинформатикадан микроскопияға дейінгі әдістер комбинациясының артықшылығы – Санчес Альварадо және әріптестері бірінші рет
необласттар пиви-1 деп аталатын бағаналы жасуша маркерінің болуымен ерекшеленеді.
Алайда, кейінгі эксперименттер нәтижесінде барлық piwi-1 бағаналы жасушалар шынымен де тек қана neoblast емес, бірақ 12 түрлі кіші топтар бар, олардың бірі Nb2 деп аталады – қалпына келтіру қабілетін толық көрсетуге қабілетті екендігі анықталды.
Nb2 жасушалары тетраспаниндер тұқымдасының белгілі бір мембраналық ақуызын кодтайтын генді білдіреді, эволюциялық тұрғыдан өте ежелгі ақуыздар әлі белгілі емес.
Nb2-нің шынымен де neoblast екенін растау үшін зерттеушілер осы типтегі бір жасушаны өлім сәуле деңгейіне ұшыраған жүз планарианға трансплантациялады. Қысқа уақыт ішінде трансплантацияланған жасушалар сәулеленген ағзаны қалпына келтіріп, жануарлардың тірі қалуына мүмкіндік берді.
Ашылу, – деді Санчес Альварадо, – «бұрын мүмкін болмаған бірқатар тәжірибелерге есік ашады. Біз тапқан маркер тек планетарларда ғана емес, адамдарда да көрініс табады, кейбір регенеративті механизмдер, кем дегенде, сақталған болуы мүмкін. ішінара және біз оларды медициналық мақсатта пайдалану жолдарын таба аламыз ».
Планарыя, клетка, якая дазваляе чарвяку правесці поўную рэгенерацыю
Даследаванне планарыі дазволіла ахарактарызаваць падгрупу асабліва рознабаковых ствалавых клетак дарослых, якія дазваляюць гэтаму чарвяку цалкам аднаўляцца нават пасля самых разбуральных паражэнняў. Адкрыццё можа мець наступствы ў галіне рэгенератыўнай медыцыны.
У планарыі быў выяўлены асаблівы тып ствалавых клетак, здольных аднаўляць цэлы смяротна пашкоджаны арганізм, чарвяк-чарвяк, вядомы сваімі рэгенерацыйнымі здольнасцямі. Адкрыццё – зробленае групай даследчыкаў з Інстытута медыцынскіх даследаванняў Стоўс ў Канзас-Сіці пад кіраўніцтвам Алехандра Санчэса Альварада, які падпісвае артыкул на “Клетка” – мае цікавыя наступствы для развіцця рэгенератыўнай медыцыны.
Шматклеткавыя арганізмы развіваюцца з адной клеткі, якая дзеліцца на дзве аднолькавыя клеткі, потым чатыры і гэтак далей.
Напачатку кожная з гэтых эмбрыянальных ствалавых клетак з’яўляецца топопотентной, гэта значыць, яна здольная спарадзіць усе магчымыя тыпы клетак арганізма. Па меры далейшага дзялення гэтыя клеткі губляюць частку гэтай здольнасці, становячыся першымі плюрипотентными (здольнымі генерыраваць усе тыпы клетак у мінусе зародкавых), мультипотентными (генеруюць толькі пэўныя тыпы клетак) і однопотентными (адзін тып клетак).
Наколькі вядома, у чалавека пасля нараджэння не застаецца плюрипотентных ствалавых клетак, але ў планарыяў усё яшчэ ёсць вялікая колькасць іх нават у дарослым арганізме, і таму яны, званыя нэабласты, – дзякуючы рэгенератыўнай здольнасці жывёлы.
Па гэтай прычыне нэабласты доўгі час былі прадметам даследавання, але да гэтага часу не атрымалася ахарактарызаваць іх так, каб можна было з упэўненасцю ідэнтыфікаваць іх у папуляцыі клетак дарослых ці ў ствалавых клетках, прысутных у дарослы.
Скарыстаўшыся спалучэннем метадаў – ад малекулярнай біялогіі да праточнай цитометрии, ад біяінфарматыкі да мікраскапіі – Санчэс Альварада і яго калегі ўпершыню выявілі, што
Неабласты адрозніваюцца наяўнасцю маркера ствалавых клетак, званага піві-1.
Аднак з наступных эксперыментаў высветлілася, што не ўсе ствалавыя клеткі piwi-1 сапраўды з’яўляюцца неообластами, але існуе 12 розных падгруп, адна з якіх – пад назвай Nb2 – аказваецца здольнай у поўнай меры праявіць рэгенерацыйныя здольнасці.
Клеткі Nb2 экспрэсуюць ген, які кадуе пэўны мембранны бялок сямейства тетраспанинов, эвалюцыйна вельмі старажытныя вавёркі якога пра гэта яшчэ мала вядома.
Каб пацвердзіць, што Nb2 сапраўды былі неабластамі, даследчыкі перасадзілі адну клетку такога тыпу на сто планарыяў, якія падвергліся смяротнаму ўзроўню радыяцыі. За кароткі час перасаджаныя клеткі пераселілі апраменены арганізм, што дазволіла жывёлам выжыць.
Адкрыццё, – сказаў Санчэс Альварада, – “адкрывае дзверы да шэрагу эксперыментаў, якія раней былі немагчымымі. І той факт, што маркер, які мы выявілі, выражаецца не толькі ў планарыях, але і ў людзях, кажа пра тое, што некаторыя рэгенерацыйныя механізмы, магчыма, захаваліся па меншай меры. часткова ў нас, і што мы можам знайсці спосабы іх выкарыстання ў медыцынскіх мэтах “.
