Биологи развили эффективный способ генетически изменить человеческие эмбриональные стволовые клетки. Их подход, использующий бактериальные искусственные хромосомы, чтобы обменяться в дефектных копиях генов, сделает возможным быстрое развитие линий стволовой клетки, которые могут и служить моделями для человеческих генетических заболеваний и как испытательные стенды, на которых можно показать потенциальное лечение, говорят они.
«Это поможет открыть целую человеческую область эмбриональной стволовой клетки. Иначе, существует действительно немного эффективных способов, которыми Вы можете изучить генетику с ними», сказал Ян Сюй, преподаватель биологии в Калифорнийском университете, Сан-Диего, кто направил исследование.
Сюй и соавторы Песня Hoseok и солнце-Ku Чанг, оба постдокторанта в исследовательской группе Сюя, описывает их метод в проблеме 8 января журнала Cell Stem Cell.Большинство попыток изменить организацию генетического материала клеток оказалось слишком неэффективным, сказал Сюй. Его группа использовала бактериальные искусственные хромосомы или BACs, чтобы улучшить выработку.
BACs являются синтезируемыми кругами ДНК человека, которую бактерии тиражируют точно так же, как их собственные врожденные хромосомы. Коммерчески доступный BACs может быть изменен в бактериальных клетках, чтобы вставить измененные копии определенных генов. Как только модифицированные BACs вводятся в клетки человека, они будут иногда разделять на пары с соответствующим сегментом человеческой хромосомы и обменивать сегменты ДНК, процесс, названный гомологичной рекомбинацией.Преимущество использования BACS, чтобы изменить генетический код в клетках человека прибывает из длинных фланговых последовательностей по обе стороны от модифицированного гена, увеличивающего шанс, что BAC с выстраивается в линию с врожденной ДНК в положении для обмена.
Другие генетические подходы были ограничены более короткими сегментами ДНК.Используя BACs, команда смогла заменить измененными генами в 20 процентах леченных клеток. Стандартные методы генетической модификации, как правило, достигают модификации меньше чем в одном проценте клеток, сказал Сюй.Его группа успешно передала дефектную копию гена p53, который подавляет рак в человеческую линию эмбриональной стволовой клетки.
Путем повторения процесса во втором раунде они развили линию клеток, в которых были разрушены обе копии генов.Они также сообщают об успехе с различным геном, банкоматом, когда видоизменено у людей вызывающим телеангиэктазию Атаксии, болезнь, характеризуемую массой системных дефектов включая увеличенный риск рака, дегенерацию определенных типов клеток головного мозга и ухудшенных теломер, защитных колпачков в конце каждой хромосомы.Генетически спроектированные мыши с двумя плохими копиями гена банкомата разделяют некоторые из этих черт с человеческими пациентами, но не всеми.
Нейроны не ухудшаются у мышей банкомата, например, и теломеры длинны. «Если Вы хотите изучить ускоренное укорачивание теломер, Вы не можете сделать этого у мыши. Вы можете только сделать это в клетках человека», сказал Сюй.Те различия продвинули группу Сюя, чтобы развить линии клетки человека вместо этого, с надеждой, что некоторые процессы, идущие не так, как надо в человеческих пациентах, могли быть изучены в лаборатории. Уже, они продемонстрировали, что их-дефицитная банкоматом линия эмбриональной стволовой клетки повредила теломеры.
Другие особенности, такие как дегенерация определенных типов нейронов, будут предметом будущих экспериментов, сказал Сюй.Авторы говорят, что их подход может легко быть адаптирован, чтобы изменить другие человеческие гены в пределах других линий стволовых клеток. Для их начальной работы группа Сюя использовала клеточную линию, легко формирующую новые колонии из единственных клеток, но они также повторили процедуру в клеточной линии по имени H9, оказавшийся трудным управлять.Поскольку H9 был среди нескольких линий клеток, одобренных для использования исследователями, финансируемыми федеральным правительством, прежде чем новые линии начали быть одобренными в середине декабря 2009, у многих исследователей уже есть значительный опыт с уговорами клеток в дифференциацию в определенные типы тканей, например, который сделал бы способность генетически изменить их особенно ценный.
Калифорнийский Институт Регенеративной Медицины, агентство по исследованию стволовых клеток государства, финансировал этот проект.Источник:
Ян СюйКалифорнийский университет – Сан-Диего