Segnalato dal Dr. Giuseppe Cotellessa (ENEA)
E' una singola proteina a frenare la riprogrammazione delle
cellule somatiche adulte in cellule staminali pluripotenti indotte, rendendo il
processo estremamente inefficiente. Eliminando questa proteina dalle cellule è
possibile aumentare l'efficienza della riprogrammazione dall'uno per cento a
quasi il 100 per cento, riducendo notevolmente anche il tempo necessario per
completare la trasformazione delle cellule adulte in staminali pluripotenti (red)
Un protocollo per ottimizzare la produzione di staminali
Cellule adulte
trasformate in staminali in vivo
Sopprimendo
l'espressione di una singola proteina, è possibile aumentare enormemente
l'efficienza del processo di riprogrammazione delle cellule adulte in cellule
staminali pluripotenti indotte (iPS), portandola dall'attuale uno per cento
circa al 90-100 per cento e abbattendo anche i tempi necessari al completamento
del processo da quattro settimane ad appena otto giorni. Il risultato è stato
ottenuto da un gruppo di ricerca del Weizmann Institute a Rehovot, in Israele,
e illustrato in articolo pubblicato su “Nature” a prima firma Yoach Rais. La
scoperta dei ricercatori israeliani promette di accelerare enormemente l'uso
clinico delle cellule iPS, per la cui scoperta lo scienziato giapponese Shinya
Yamanaka nel 2012 ha ottenuto il premio Nobel per la medicina.
Verso una produzione di massa di staminali pluripotenti
indotte
Fibroblasti. Le cellule della pelle sono la fonte più
agevole per ottenere cellule pluripotenti indotte. (© Dr Jan Schmoranzer/ /Science Photo
Library/Corbis)Per trasformare le cellule adulte in staminali pluripotenti,
ovvero in grado di generare i vari tipi cellulari specializzati che compongono
un organismo, è sufficiente introdurre nel loro DNA quattro specifici geni che
codificano per determinati fattori di trascrizione. Tuttavia nel corso del
processo di riprogrammazione si osserva che quasi tutte le cellule trattate si
“arenano” senza riuscire a portare a termine la riprogrammazione.
Questa inefficienza è stata attribuita all'assenza di
segnali di attivazione cruciali per la riprogrammazione o a un'incapacità delle
cellule di superare ostacoli inibitori, inducendo ricercatori di tutto il mondo
a testare, invano, nuovi possibili fattori che permettessero di migliorare la
resa del processo.
Per cercare di capire quale fosse il problema, uno dei
ricercatori del gruppo di Rais ha sviluppato una serie di modelli relativi a
diverse possibili spiegazioni per i fallimenti dei colleghi. Fra tutti i
modelli elaborati, a offrire la spiegazione più semplice ed elegante era un
modello che prevedeva un unico ostacolo, una proteina, alla riprogrammazione.
A questo punto i ricercatori sono andati a caccia di
proteine che potessero candidarsi al ruolo di freno alla riconversione delle
cellule adulte in cellule iPS. La loro attenzione è così caduta su una proteina
chiamata Mbd3, la cui funzione era sconosciuta, ma che, come hanno poi
scoperto, ha una singolare proprietà. Mentre la stragrande maggioranza delle
proteine di un organismo è prodotta in cellule specifiche, in momenti specifici
e per funzioni specifiche, ma Mbd3 è sintetizzata in ogni cellula del corpo e
in ogni fase di sviluppo.
Verso una produzione di massa di staminali pluripotenti
indotteIl risultato del processo di riprogrammazione dopo sei giorni di
incubazione con il metodo classico (a destra) e con il nuovo.
In rosso, le
cellule che non si sono de - differenziate, in giallo quelle divenute
pluripotenti. (Cortesia J. Hanna / Weizmann Institute)Uno studio più
approfondito di Mbd3 in seguito ha permesso ai ricercatori israeliani di
scoprire che questa sua espressione universale ha un'eccezione: i primi tre
giorni dopo il concepimento. Ovvero il periodo in cui l'embrione è composto
unicamente da cellule staminali totipotenti, cioè in grado singolarmente di
dare origine a un intero organismo, che poco dopo inizieranno il processo di
differenziazione in tipi cellulari differenti e sempre più specifici.
A questo punto gli scienziati hanno provato a eliminare e
impedire l'espressione di Mbd3 in un gruppo di cellule adulte sottoposte al
processo di riprogrammazione, ottenendo risultati insperati. Secondo Rais e
colleghi, la procedura standard è inefficiente perché i fattori di
riprogrammazione usati attivano anche Mbd3 che ha la funzione di reprimere la
trascrizione di proteine, inducendola quindi a sopprimere l'espressione di
quegli stessi geni che i fattori di riprogrammazione cercano di riattivare per
far tornare le cellule adulte allo stadio di pluripotenza.
Perché i fattori di riprogrammazione reclutino anche Mbd3
non è ancora chiaro, dicono i ricercatori, ma è evidente che si tratta di un
fenomeno che riguarda la possibilità di differenziazione delle cellule. Per
questo, osservano gli scienziati, è importante che l'eliminazione dalla cellula
della proteina e il silenziamento del gene da cui è codificata sia solo
temporaneo: altrimenti, una volta ottenute le staminali, non sarebbe più
possibile indurle a differenziarsi nel tipi cellulari e nei tessuti desiderati.
Da Le Scienze
http://www.lescienze.it/news/2013/09/19/news/staminali_adulte_indotte_proteina_ostacolo_efficienza-1813850/
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