علامت گذاری کاتالوگ مفصلی از عوامل رونویسی کلید ایجاد هر نوع سلول ایجاد می کند – ScienceDaily


تیمی از مهندسان پزشکی پزشکی از دانشگاه دوک با تسلط بر زبان شبکه های تنظیم ژن ، روش جدیدی برای تبدیل سلول های بنیادی به یک نوع سلول دلخواه ایجاد کرده اند.

برنامه ریزی سلولهای بنیادی به انواع دیگر سلول ها ایده جدیدی نیست. چندین روش در حال حاضر وجود دارد ، اما نتایج بسیار مورد نظر است. غالباً ، سلولهای بنیادی برنامه ریزی شده هنگام کشت در آزمایشگاه به درستی بالغ نمی شوند ، بنابراین محققانی که به دنبال سلولهای عصبی بالغ برای آزمایش هستند ، ممکن است خود را با سلولهای عصبی جنینی پیدا کنند که قادر به مدل سازی شرایط روانی و تخریب عصبی در اواخر زمان نیستند.

جوش بلک ، پزشک دوک گفت: “سلول ها ممکن است در نگاه اول درست به نظر برسند.” دانشجویی که کار را در آزمایشگاه چارلز گرسباخ نظارت می کرد ، “اما آنها اغلب فاقد برخی از خصوصیات اصلی شما در این سلولها هستند.”

با استفاده از ویرایش ژن CRISP ، آزمایشگاه تحت هدایت گرسباخ ، دانشیار مهندسی پزشکی در خانواده رونی و مدیر مرکز فناوری پیشرفته ژنومی ، روشی را برای شناسایی عوامل رونویسی – کنترل کننده های اصلی فعالیت ژن – برای ایجاد یک نورون خوب ایجاد کرده است. .

کارهای آنها ، در تاریخ 1 دسامبر در گزارش های تلفن همراه، پتانسیل رویکرد ایجاد نورون بالغ بالغ را نشان می دهد ، اما می تواند برای برنامه ریزی هر نوع سلول اعمال شود.

از فناوری CRISPR معمولاً برای ویرایش توالی DNA استفاده می شود ، که به عنوان “ویرایش ژنوم” شناخته می شود ، که در آن پروتئین Cas9 به یک RNA هدایت کننده هدایت می شود که Cas9 را برای قطع DNA در یک مکان خاص هدایت می کند و در نتیجه توالی DNA تغییر می کند. گرسبباخ گفت: “ویرایش DNA به طور گسترده ای برای تغییر توالی ژن ها استفاده می شود ، اما در موقعیت هایی که ژن خاموش است کمکی نمی کند.”

با این حال ، پروتئین غیرفعال شده Cas9 (dCas9) بدون برش به DNA متصل می شود. در واقع ، بدون مولکول دیگری که به آن متصل یا مونتاژ شود ، معمولاً کاری از پیش نخواهد برد. پیش از این ، گرسبباخ و همکارانش روش های مختلفی را برای اتصال حوزه های مختلف مولکولی به جعبه پروتئین dCas9 گزارش کردند ، که به سلول می گوید یک ژن را روشن کرده و ساختار کروماتین را از نو ساخته است.

هنگامی که بلک به آزمایشگاه گرسباخ پیوست ، علاقه مند شد با استفاده از این ابزارها ژنهایی را ترکیب کند که می تواند یک نوع سلول را به نوع دیگر تبدیل کند و الگوهای بهتری از بیماری ایجاد کند.

در سال 2016 ، بلک و گرسباخ رویکردی را برای استفاده از فعال کننده های ژنی مبتنی بر CRISPR برای ترکیب شبکه های ژنی گزارش کردند که فیبروبلاست ها را که یک نوع سلول قابل دسترس برای ساختن بافت همبند است ، به سلول های عصبی تبدیل می کند. این مطالعه بر روی شبکه های ژنی متمرکز است که شناخته شده است به یک مشخصات عصبی مرتبط هستند اما سلول هایی با تمام خصوصیات مورد نیاز برای ایجاد الگوهای موثر بیماری تولید نمی کنند. با این حال ، شبکه های ژنی صحیح برای تولید این سلول های مورد نظر ناشناخته است و هزاران امکان رمزگذاری شده در ژنوم انسان وجود دارد. بنابراین بلک و گرسباخ استراتژی ایجاد کردند تا همه شبکه ها را در یک آزمایش آزمایش کنند.

آنها با سلولهای بنیادی پرتوان شروع کردند ، زیرا این نوع سلولها باید بتوانند به سلولهای دیگر بدن انسان تبدیل شوند. برای ایجاد سلولهای عصبی سلولهای بنیادی بالغ ، این تیم سلولهای بنیادی را ایجاد کرد که با عصبی شدن آنها قرمز قرمز می شوند. هرچه فلورسانس روشن تر باشد ، انگیزه برای سرنوشت عصبی قویتر است. آنها سپس کتابخانه ای متشکل از هزاران RNA هدایت کننده ایجاد کردند که تمام ژن های رمزگذار فاکتورهای رونویسی در ژنوم انسان را هدف قرار می دهد. فاکتورهای رونویسی تنظیم کننده اصلی شبکه های ژنی هستند ، بنابراین برای ایجاد نورون های مورد نظر ، باید همه فاکتورهای صحیح رونویسی را شامل شوند.

آنها فعال كننده ژن CRISPR را معرفی كردند و كتابخانه RNA را به سلولهای بنیادی هدایت كردند تا هر سلول فقط یك RNA پیشرو دریافت كند و بنابراین فاكتور رونویسی ژن مربوطه را شامل می شود. آنها سپس سلولها را بر اساس میزان قرمز شدن آنها طبقه بندی كردند و RNA های اصلی را در بیشتر و حداقل سلولهای قرمز توالی یابی كردند و به آنها گفتند كه با روشن شدن چه ژنهایی سلول ها كم و بیش عصبی می شوند.

هنگامی که آنها بیان ژن را از سلول های بنیادی طراحی شده با RNA هدایت کننده پروفایل می کنند ، نتایج نشان می دهد که سلول های مربوطه انواع خاصی از سلول های عصبی خاص تر و بالغ تری تولید می کنند. آنها همچنین ژن هایی را یافتند که هنگام هدف قرار گرفتن همزمان با هم کار می کنند. علاوه بر این ، آزمایش فاکتورهایی را نشان می دهد که درگیری عصبی سلول های بنیادی را مغایر دارند و هنگام استفاده از سرکوبگرهای CRISPR این ژن ها ، می توانند مشخصات نورون ها را نیز بهبود ببخشند.

با این حال ، این نتایج فقط اندازه گیری نشانگرهای عصبی بود. برای فهمیدن اینکه آیا این سلولهای مهندسی شده واقعاً عملکرد سلولهای عصبی بالغ را جمع می کنند ، باید توانایی انتقال سیگنالهای الکتریکی را آزمایش کنند.

برای این کار آنها به پروفسور اسکات سودرلینگ ، پروفسور جورج بارت گلر ، پروفسور برجسته تحقیقات زیست شناسی مولکولی و رئیس گروه زیست سلولی دوک مراجعه کردند. Shataakshi Dube ، دانشجوی آزمایشگاه Soderling ، از یک روش معروف به الکتروفیزیولوژی با براکت برای اندازه گیری سیگنال های الکتریکی در سلول های عصبی تازه تشکیل شده استفاده می کند. با سوراخ كردن یك سوراخ كوچك در سلول با یك پیپت بسیار كوچك ، می تواند به درون سلول عصبی نگاه كند و ببیند آیا در حال انتقال سیگنال های الكتریكی است كه به عنوان پتانسیل های عمل شناخته می شوند یا خیر. در این صورت ، تیم می دانست که سلول نورون به درستی بالغ شده است. در حقیقت ، سلول های عصبی طراحی شده برای فعال کردن یک جفت خاص از ژن های فاکتور رونویسی از نظر عملکرد بالغ تر هستند و بیشتر اوقات پتانسیل های عملکردی را منتشر می کنند.

دوب گفت: “من کنجکاو بودم ، اما در مورد اینکه چگونه سلول های عصبی می توانند به این سلول های بنیادی تبدیل شوند بدبین هستم ، اما دیدن این که این سلول های برنامه ریزی شده دقیقاً مانند نورون های طبیعی چگونه به نظر می رسند قابل توجه است.”

فرآیند سلول های بنیادی تا سلول های عصبی بالغ هفت روز به طول انجامید و در مقایسه با سایر روش ها که هفته ها یا ماه ها طول می کشد ، مدت زمان آن به شدت کوتاه می شود. این برنامه سریعتر توانایی تسریع قابل توجه در توسعه و آزمایش روشهای درمانی جدید برای اختلالات عصبی را دارد.

ایجاد سلول های بهتر از طرق مختلف به محققان کمک می کند. بیماری هایی مانند بیماری آلزایمر ، پارکینسون و اسکیزوفرنی بیشتر در بزرگسالان دیده می شود و مطالعه آنها دشوار است زیرا ایجاد سلول های مناسب در آزمایشگاه یک چالش است. این روش جدید ممکن است به محققان اجازه دهد تا از این بیماری ها و سایر موارد بهتر الگو بگیرند. همچنین می تواند به غربالگری دارو کمک کند ، زیرا سلول های مختلف به داروها واکنش متفاوتی نشان می دهند.

به طور گسترده تر ، می توان از روش مشابهی برای غربالگری ژن ها و شبکه های ژنی فاکتور رونویسی برای بهبود روش های ایجاد هر نوع سلول استفاده کرد که می تواند برای داروهای احیا و سلول درمانی تغییر شکل دهد.

به عنوان مثال ، گروه گرسباخ روشی را برای استفاده از فعال سازی ژن مبتنی بر CRISPR برای تبدیل سلول های بنیادی انسان به سلول های عضله پیشگام گزارش كرد كه می توانند بافت عضله اسكلتی آسیب دیده را در اوایل سال جاری بازسازی كنند.

گرسباخ گفت: “کلید این کار توسعه روش هایی برای استفاده از قدرت و مقیاس پذیری هدف گیری DNA مبتنی بر CRISPR برای برنامه ریزی هر عملکرد در هر نوع سلول است.” “با استفاده از شبکه های ژنتیکی که قبلاً در ژنوم ما رمزگذاری شده اند ، کنترل ما بر روی زیست شناسی سلولی به شدت بهبود می یابد.”


منبع: packge-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>