Onderzoekers van het Wellcome Trust Sanger Institute en hun medewerkers hebben Expanded Potential Stem Cells (EPSC's) in muizen gemaakt, Voor de eerste keer, die een groter ontwikkelingspotentieel hebben dan de huidige stamcellijnen. Deze stamcellen hebben de kenmerken van de allereerste cellen in het zich ontwikkelende embryo, en kan zich tot elk type cel ontwikkelen.

Vandaag gepubliceerd in Natuur de gebruikte methoden kunnen ook helpen bij het produceren van vergelijkbare stamcellijnen van menselijke en andere zoogdiersoorten, inclusief die zoals varkens of koeien waar nog geen embryonale stamcellijnen beschikbaar zijn.

De onderzoekers geloven ook dat hun studie implicaties kan hebben voor de menselijke regeneratieve geneeskunde en voor het begrijpen van miskramen en ontwikkelingsstoornissen.

Stamcellen hebben het vermogen om zich tot andere celtypen te ontwikkelen, en bestaande stamcellijnen zijn al uitermate nuttig voor onderzoek naar ontwikkeling, ziekte en behandelingen. Echter, de twee momenteel beschikbare typen stamcellijnen - embryonale stamcellen (ES) en geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS) - hebben bepaalde beperkingen. Het is momenteel niet mogelijk voor hen om elk type cel te vormen, omdat ze al zijn uitgesloten van het ontwikkelen van bepaalde cellijnen.

Om nieuwe stamcellen te ontdekken voor gebruik in onderzoek en regeneratieve geneeskunde, de onderzoekers creëerden een manier om cellen vanaf het vroegste ontwikkelingsstadium te kweken, wanneer de bevruchte eicel zich slechts in 4 of 8 cellen heeft verdeeld waarvan wordt aangenomen dat ze nog enige totipotentie behouden - het vermogen om alle celtypen te produceren. Hun hypothese was dat deze cellen minder geprogrammeerd zouden moeten zijn dan ES-cellen, die afkomstig zijn uit het ontwikkelingsstadium van ongeveer 100 cellen - een blastocyst genaamd. Ze groeiden deze vroege cellen in een speciale groeiconditie die belangrijke ontwikkelingssignalen en -routes remde.

De wetenschappers ontdekten dat hun nieuwe gekweekte cellen de gewenste ontwikkelingskenmerken van de vroegste cellen behielden en noemden ze Expanded Potential Stem Cells (EPSC's). belangrijk, ze waren ook in staat om ES-cellen van muizen en iPS-cellen in de nieuwe staat te herprogrammeren en EPSC's van deze cellen te maken, de ontwikkelingsklok terugdraaien naar het allereerste celtype.

Dokter Pentao Liu, hoofdonderzoeker van dit project, van het Wellcome Trust Sanger Institute en een aangesloten faculteitslid van het Wellcome Trust-MRC Stem Cell Institute, Universiteit van Cambridge, zei:"De vroegste cel is als een blanco vel papier, in theorie zou het het grootste ontwikkelingspotentieel moeten hebben. Dit is de eerste keer dat stabiele stamcellijnen van deze vroegste muiscellen mogelijk zijn, en we zien dat ze inderdaad de moleculaire kenmerken van het 4-8-celembryo behouden en zich tot elk celtype kunnen ontwikkelen."

Als een bevruchte eicel zich ontwikkelt tot een blastocyst, het produceert cellen die het embryo zullen vormen - waar ES-cellen vandaan komen - en twee andere soorten cellen die zich zullen ontwikkelen tot de placenta of de dooierzak. Het is mogelijk om uit deze drie celtypen in de blastocyst drie verschillende soorten stamcellen - waaronder ES-cellen - vast te stellen. EPSC's zijn de eerste stamcellen die alle drie de typen blastocyststamcellen kunnen produceren, waardoor ze een veel groter ontwikkelingspotentieel hebben.

Dr Jian Yang, een eerste auteur op het papier van het Wellcome Trust Sanger Institute, zei:"EPSC's bieden een platform om vroege embryocellen in detail op moleculair niveau te bestuderen om de ontwikkeling te begrijpen, niet alleen in muis, maar uiteindelijk in de toekomst bij de mens. Deze nieuwe methode om stamcellen te produceren zou enorm nuttig kunnen zijn voor het bestuderen van ontwikkeling, het efficiënter genereren van functionele menselijke cellen, en het onderzoeken van behandelingen voor zwangerschapsproblemen zoals pre-eclampsie en miskramen."

Professor Hiro Nakauchi, een co-auteur op het papier van Stanford University, zei:"Dit is een fantastische prestatie, door te werken met de allereerste cellen, deze studie heeft stamcellijnen gecreëerd die zowel embryonale als alle extra-embryonale cellen kunnen vormen. De methoden en inzichten uit deze studie bij muizen kunnen worden gebruikt om culturen van vergelijkbare stamcellen van andere zoogdiersoorten te helpen vestigen, inclusief die waar nog geen ES- of iPS-cellijnen beschikbaar zijn. Het onderzoek heeft ook grote implicaties voor de menselijke regeneratieve geneeskunde, aangezien stamcellen met een verbeterd ontwikkelingspotentieel nieuwe kansen bieden. Verder onderzoek op dit gebied is essentieel, zodat we het potentieel van deze cellen goed kunnen onderzoeken."