Een reeks onderzoeken onder leiding van Monash University-onderzoeker, universitair hoofddocent Jose Polo, hebben deze week licht geworpen op essentiële, maar voorheen onduidelijk, aspecten van celherprogrammering.

cel herprogrammering, waarin één type cel kan worden omgezet in bijna elke andere type cel in het menselijk lichaam, brengt een revolutie teweeg in de geneeskunde. Het geeft wetenschappers theoretisch de capaciteit om elk weefsel te creëren om beschadigde organen zoals het hart of de lever te herstellen, of voor gebruik bij transplantatie.

In 2006, de Japanse onderzoekers die de Nobelprijswinnende ontdekking deden van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS) identificeerden een set van vier transcriptiefactoren die in staat waren om elke cel in iPS-cellen te veranderen. Deze iPS-cellen, zoals bij embryonale stamcellen, het potentieel hebben om elke cel van het lichaam te produceren, maar het gebruik van embryo's vermijden of het risico lopen door het lichaam van de patiënt te worden afgewezen, een beperking van transplantatie.

Maar meer dan een decennium later was het nog steeds niet helemaal duidelijk hoe deze herprogrammeringsfactoren precies werken.

"Je hoeft niets van mechanica te weten om een ​​auto van A naar B te rijden, maar als er iets misgaat of als u de prestaties van de auto wilt verbeteren, dan moet je wel weten hoe een auto werkt om hem te repareren of te verbeteren, ', zegt universitair hoofddocent Polo.

Opmerkelijk, en een bewijs van het toonaangevende onderzoek dat in zijn laboratorium wordt uitgevoerd, twee studies van Associate Professor Polo werden binnen een week na elkaar gepubliceerd in hoog aangeschreven Cell Press-tijdschriften, nieuw bewijs vinden in dit decenniumlange mysterie, terwijl een derde gerelateerde studie eind vorige maand werd gepubliceerd in Natuurmethoden .

Monash's Biomedicine Discovery Institute (BDI) en Associate Professor Polo van het Australian Regenerative Medicine Institute zijn een expert op het gebied van iPS-cellen.

De eerste studie, deze week gepubliceerd in Mobiele rapporten , is het resultaat van een internationale samenwerking onder leiding van universitair hoofddocent Polo en dr. Owen Rackham van Duke-NUS Singapore. Het bouwde voort op baanbrekend onderzoek naar iPS-cellen dat universitair hoofddocent Polo in 2012 deed en een 'routekaart' beschreef van wat er gebeurde bij het herprogrammeren van fibroblasten (huidcellen) in stamcellen.

"Vóór ons onderzoek uit 2012 was het een zwarte doos over hoe de fibroblasten die werden gebruikt voor herprogrammering iPS-cellen werden - we volgden de routekaart van wat er gebeurde, ' zei universitair hoofddocent Polo.

In dit nieuwe werk het team ontdekte dat de routekaart niet voor elk celtype hetzelfde was.

Met behulp van fibroblasten, neutrofielen (witte bloedcellen) en keratinocyten (een ander huidceltype) uit diermodellen, de onderzoekers onthulden dat de route naar pluripotentie afhing van het oorspronkelijke celtype.

Monash BDI's bioloog Dr. Christian Nefzger, gezamenlijke eerste auteur op het papier met bio-informaticus Dr Fernando Rossello, zei dat de bevindingen belangrijke implicaties hebben voor onderzoek.

"Door te bestuderen hoe verschillende celtypen worden omgezet in pluripotente stamcellen, bleek dat we door verschillende lenzen moeten kijken om het proces volledig te begrijpen en te beheersen, ' zei dokter Nefzger.

De andere studie, vandaag gepubliceerd in Cel Stamcel , onder leiding van universitair hoofddocent Polo en professor Ryan Lister van de Universiteit van West-Australië, onthulde hoe de herprogrammerende transcriptiefactoren specifieke genen "aan" of "uit" schakelen, of "open" of "sluit" ze.

De Cel Stamcel onderzoek geeft een verklaring over hoe deze factoren hun werk doen.

Genen maken deel uit van het chromatine, een complex van DNA en eiwitten die chromosomen vormen in de celkern. De wetenschappers konden de mechanismen verklaren achter een proces waarbij de herprogrammerende factoren gaan naar gebieden op het chromatine die openen en sluiten.

"Dit heeft gebieden van de chromatine- en transcriptiefactoren onthuld waarvan we eerder niet wisten dat ze belangrijk waren in pluripotentie, ' zei universitair hoofddocent Polo.

"Nu we weten dat ze belangrijk zijn, we deze gebieden in meer detail kunnen bestuderen en zien welke rol ze kunnen spelen in de ontwikkeling, regeneratie of zelfs kanker, " hij zei.

Mede-eerste auteur, Dr. Anja Knaupp van Monash BDI voegde toe:"Door onze moleculaire analyses zijn we nu in staat om het herprogrammeringsproces, dat essentieel is als we deze technologie uiteindelijk naar klinische toepassingen willen verplaatsen, beter te begrijpen en bijgevolg te verbeteren. zei dokter Knaupp.

Universitair hoofddocent Polo zei dat dergelijke bevindingen in de toekomst de weg kunnen banen voor weefselherstel in het menselijk lichaam in plaats van in het laboratorium. voor de productie van 'synthetische cellen' met eigenschappen die zijn afgestemd op de behoeften van onderzoekers of clinici, of voor de productie van medicijnen die deze factoren nabootsen.

"Elke laag die we toevoegen, helpt ons een stap vooruit te zetten, " hij zei.

De krant van vorige maand binnen Natuurmethoden gekarakteriseerd en een protocol opgesteld voor het creëren van een vorm van menselijke iPS-cellen - 'naïeve' cellen - die het meest lijken op de eerste cellen van een menselijk embryo.