Een synthetisch DNA-targeting-molecuul zou de weg kunnen banen voor weefselregeneratie.

Stamcellen kunnen worden geactiveerd om te veranderen in hartspiercellen door een nieuwe methode met synthetische moleculen. De methode overwint uitdagingen waarmee de huidige benaderingen worden geconfronteerd en kan worden verfijnd om de vorming van een verscheidenheid aan celtypen te stimuleren.

Door mensen geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSC's) worden gegenereerd uit volwassen cellen en kunnen worden geprogrammeerd om te veranderen in elk celtype in het lichaam. De conversie van het celtype wordt gecontroleerd door gecoördineerde regulatie van signaalsignalen en genen. Moleculen die deze verschillende signalen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van organen AAN en UIT schakelen, zijn gebruikt om het lot van hiPSC's te beheersen. Maar er zijn geen moleculen gevonden die de gewenste signaalgenen direct kunnen uitschakelen. Momenteel beschikbare protocollen omvatten de introductie van vreemd genetisch materiaal, die risicovol kunnen zijn voor patiënten.

Junichi Taniguchi en Ganesh Pandian Namasivayam van het Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) van de Universiteit van Kyoto in Japan hebben een synthetisch molecuul geconstrueerd dat een specifieke DNA-sequentie kan herkennen en binden die betrokken is bij de differentiatie van hiPSC's tot mesoderm, een intermediair celtype dat gestimuleerd kan worden om te veranderen in hartspiercellen.

Wanneer het synthetische molecuul, genaamd PIP-S2, bindt aan zijn doel-DNA-sequentie, het voorkomt een eiwit, genaamd SOX2, van binding naar dezelfde site. SOX2 komt sterk tot expressie in hiPSC's en is verantwoordelijk voor het in hun 'pluripotente' staat houden, wat betekent dat het hen ervan weerhoudt om in andere celtypen om te zetten. In de studie, PIP-S2 gebonden aan DNA, wat leidt tot de conversie van hiPSC's naar mesoderm. Het team voegde vervolgens aan de hiPSC-celcultuur een ander signaalremmermolecuul toe dat een bekende driver is voor de vorming van hartspiercellen. Hartspiercellen die het vermogen aantoonden om samen te trekken en terug te trekken werden gevormd binnen een totale periode van 12 dagen.

"Voor zover we weten, dit werk rapporteert het eerste DNA-bindende synthetische molecuul dat in staat is om de differentiatie van hiPSC's naar een bepaalde cellijn te leiden, " schrijft Hiroshi Sugiyama, de hoofdonderzoeker van de studie gepubliceerd in het tijdschrift Onderzoek naar nucleïnezuren .

Deze strategie kan worden gebruikt om extra synthetische moleculen te ontwerpen die zich richten op verschillende DNA-sequenties, het induceren van hiPSC's om zich te ontwikkelen tot verschillende celtypen, concluderen de onderzoekers.