Oamenii de știință au descoperit celula ”nevăzută” ce poate regenera un întreg vierme lat

0

Cercetători de la the Stowers Institute for Medical Research au captat celula care este capabilă să regenereze un întreg organism. De mai bine de un secol, oamenii de știință au observat efectele acestei minunății celulare, ce le permite unor creaturi precum viermii plați să ai niște caracteristici ce sfidează moartea, precum re-creșterea întregului cap. Până de curând, nu au existat uneltele necesare pentru descoperirea și urmărirea acestei celule, deci nu se putea decât urmări acțiunile sale pentru a-i descoperi secretele.

Acum, folsoind o tehnică revoluționară ce combină genetica, analiza unei singure celule, citometrie dinamică și imagistică, oamenii de știință au reușit să izoleze această celulă cu proprietăți regenerative uimitoare – un subtip ale îndelung studiatei pluripotente celule stem – înainte de a reuși minunea în sine. Descoperirile, publicate în data de 14 iunie 2018, în revista Cell, vor conducee mai mult ca sigur la studii ale unor organisme cu proprietăți regenerative precum planarienii și pentru aflarea cauzelor pentru care oamenii au capacități regenerative mai scăzute.

„Este pentru prima dată când o celulă stem adultă pluripotentă a fost izolată prospectiv”, spune Alejandro Sánchez Alvarado, investigator la Stowers Institute și Howard Hughes Medical Institute, autor principal al studiului. ”Descoperirea noastră spune în mod esențial că acest fenomen nu mai este ceva abstract și anume că există cu adevărat o entitate celulară ce poate reface capacitățile celulare în cazul animalelor care le-au pierdut, iar o asemenea entitate poate fi purificată vie și studiată în detaliu”.

Fiecare organism celular este construit pornind de la o singură celulă, care se divide în două celule identice, apoi patru și așa mai departe. Fiecare dintre caeste celule conține exact aceleași șiruri de ADN și sunt considerate pluripotente – însemnând că poate da naștere laorice tip posibil de celulă din corp. Însă, unde de-a lungul drumului, aceste celule starter – cunoscute ca celule stem embrionice – își aleg o altă soartă și devin celule epiteliale, caridace, musculare sau alte tipuri de celule. În cazul oamenilor, după naștere nu mai rămâne nicio celulă stem pluripotentă cunoscută. La planarieni, acestea rămân până la vârstă adultă, când devin cunoscute ca celule stem afulte pluripotente sau neoblaste, Oamenii de știință cred că aceste neoblaste conțin secretul pentru regenerare.

Cu toate că neoblastele au fost subiectul cercetărilor științifice încă din anii 1800, doar în ultimele decade au putut oamenii de știință să poată să studieze aceste populații de celule puternice folosind analiza funcțională și tehnici moleculare. Eforturile lor au demonstrat că aceste populații de celule aparent omogene erau de fapt un conglomerat de subtipuri diferite, cu proprietăți diferite și diferite modele de expresie genetică.

„Probabil că va trebui să transplantăm peste o sută de celule stem individuale în tot atât de mulți viermi pentru a descoperi unul care este cu adevărat pluripotent și poate regenera organismul”, declară Sánchez Alvarado. ”Este foarte multă muncă, doar pentru a descoperi acea celulă ce se potrivește definișiei unui adevărat neoblast. Iar dacă ne dorim să o definim molecular prin identificarea genelor pe care le exprimă celula, trebuie să distrugem celula pentru procesare. Nu exista nicio metodă să facem acest lucru și să păstrăm celula vie pentru a putea să o monitorizăm în timpul regenerării”.

Sánchez Alvarado și echipa sa a început să caute o caracteristică specială ce ar putea identifica această celulă de negăsit. Una dintre caracteristicile ce obișnuia să diferențieze neoblastele de alte tipuri de celule este un marker de celule stem cunoscut ca piwi-1, așa că cercetătorul post-doctorand An Zeng a decis să înceapă studiul aici. Mai întâi, a separat celulele, cele care au exprimat markerul și cele care nu l-au exprimat. Apoi, el a observat că celulele pot fi împărțite în două grupuri – una care exprimă niveluri înalte de piwi (cunoscute care piwi-înalte) și altul care exprimă niveluri joase de piwi (numite piwi-joase). Când Zeng a studiat membrii celor două grupuri, el a descoperit că există celule piwi-înalte care corespund definiției neoblastului. El a renunțat la studiul altor grupuri.

„Acest tip de analiză cantitativă simultană a expresiei gentice și a nivelurilor de proteine nu a mai fost niciodată făcută asupra planarienilor”, spune Sánchez Alvarado. ”Nu am fi putut face această analiză fără susținerea uimitoare de aici de la Stowers, inclusiv în biologie moleculară, citometrie cursivă, bioinformatică și imagistică. Mulți cercetători au bănuit că toate celulele care exprimă piwi-1 sunt cu adevărat neoblaste și nu conta cât de mult exprimau acel marker. Am demonstrat că într-adevăr contează.”

Apoi, Zeng a selectat aproximativ 8.000 de asemenea celule piwi-înalte și a analizat expresia modelelor genetice. Spre suspriza acestuia, celulele nu s-au împărțit în doar una sau două subgrupe ci în 12. Printr-un proces de eliminare, Zeng a exclus orice subgrupuri cu semnături genetice ce indică faptul că celulele erau destinate unui anumit tip de celule, precum cele musculare sau epiteliale. După această selecție, au rămas două subgrupuri ce puteau fi numite pluripotente, numite Nb1 și Nb2.

În mod generic, celulele din subgrupului Nb2 au exprimat o codare gentică pentru un membru al familiei de proteine tetraspanin, un grup de proteine arhaice evoluționare și foarte puțin înțelese ce stau la suprafața celulelor. Zeng a creat un anticorp ce se poate prinde de această proteină, extrăgând apoi celulele într-o mixtură ce era suspectată ca fiind neoblasturi. A transplantat apoi aceste celule singulare purificate într-un planarian ce a fost expus la un nivel letal de radiație. Nu numai că aceste celule au repopulat și salvat animalul iradiat, dar au făcut-o de 14 ori mai consistent decât celulele purificate prin metodele anterioare.

„Am descoperit o populație de celule stem pluripotente, ce deschide ușa către numeroase experimente care nu erau posibile până acum”, spune Sánchez Alvarado. ”Faptul că markerul pe care l-am descoperit nu se exprimă doar în planarieni dar și în oameni, sugerează că există câteva mecanisme de conservare pe care le putem exploata. Mă aștept ca aceste prime principii să fie aplicabile la scară largă în cazul oricărui organism ce a avut odată celule stem pentru a deveni ceea ce sunt astăzi. Și practic, asta include tot.”

Sursa: Materiale oferite de Stowers Institute for Medical Research. Notă: Conținutul poate fi editat ca lungime sau stil.

sursa: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180614213802.htmAflă cum să scapi de oboseală și să-ți crești nivelul de vitalitate

Share.

About Author

Razvan este arhitect, ca si formare, un spirit-ghid, ca si chemare.

Leave A Reply

Citește articolul precedent:
Este orezul roșu sănătos?

Dacă ești în căutarea unei alternative la orezul brun uzual, încearcă orezul roșu. Această cereală integrală de culoare roșcată are...

Închide