Für Jahrzehnte, das enorme Krankheit-heilen Potenzial der menschlichen Stammzellen wurde vereitelt durch die Unfähigkeit, ausreichende Mengen des Reifen menschlichen Zellen in vivo in einem lebenden Organismus.

Nun, ein team geleitet von der Universität in Buffalo Wissenschaftler hat eine Methode entwickelt, die drastisch Rampen bis Produktion von Reifen humanen Zellen in Maus Embryonen. Herstellung von menschlichen Zellen in vivo ist kritisch, da die Zellen in einer Petrischale oft nicht auf dieselbe Weise Verhalten, die Zellen im Körper.

Die Forschung wurde veröffentlicht am Mai 13 in der Wissenschaft Fortschritte.

„Das ist Grundlagenforschung, die uns erlaubt, verwenden Sie die Maus-Embryos zu helfen, uns besser zu verstehen, die menschliche Entwicklung“, sagte Jian Feng, Ph. D., entsprechender Autor und professor der Physiologie und der Biophysik in der Jacobs School of Medicine und Biomedical Sciences an der UB.

„Die Weiterentwicklung unserer Technologie ermöglichen könnte, die generation, die noch größere Mengen von bestimmten Arten von Reifen menschlichen Zellen, um uns zu erlauben, wirksamer Maus-Modelle zur Untersuchung von Krankheiten, die schwer auf Menschen, wie malaria oder COVID-19,“ sagte Feng.

Und weil diese Methode führt dazu, dass sich viele Erwachsene menschliche Zellen, könnte es potentiell Materialien zur Behandlung von chronischen Krankheiten, wie diabetes oder Nierenversagen, durch ersetzen eines Patienten beschädigte Zellen mit gesunden menschlichen Zellen oder Geweben.

Infektionskrankheiten-Anwendungen

Feng erklärte, dass es möglich sein könnte, schaffen eine viel bessere Maus-Modell des menschlichen Immunsystems oder Komponenten der menschlichen Atemwege in einer Studie COVID-19, eine Krankheit, die verheerende Auswirkungen in Menschen, aber keine Auswirkungen auf Mäuse.

Es könnte auch möglich sein, die neue Methode zur Herstellung von Mäusen, die mit noch mehr menschliche Reife rote Blutkörperchen. Solche Mäuse wäre sehr effektiv in der Studie von malaria, eine Krankheit, die wirkt sich nur auf den Menschen durch die Zerstörung unserer roten Blutkörperchen.

„Wir haben eine Menge von Fragen zu beantworten, bevor die Technologie nützlich sein kann, aber dies ist das erste mal, dass jemand generiert hat so viele Erwachsene menschliche Zellen in einem Maus-embryo“, sagte Feng.

Millionen von Reifen menschlichen Zellen in 17 Tagen

Die bisherigen Bestrebungen zu produzieren menschliche Zellen in Maus-Embryonen erzeugt haben kleine Mengen von unreifen Zellen, die schwer zu quantifizieren sind. Im Gegensatz dazu die UB-Methode führte zu Millionen von Reifen menschlichen Zellen in einem Maus-embryo in 17 Tagen.

In dieser Studie, die Forscher injizierten 10-12 naiv ist, menschliche Stammzellen in eine Maus Blastozyste, wenn es war 3,5 Tage alt. Die Maus-embryo erzeugt Millionen von Reifen menschlichen Zellen, einschließlich der roten Blutkörperchen, Augen, Zellen und Leber-Zellen, wie er sich entwickelt.

„Wir wissen, dass bis zu vier Prozent der Gesamtzahl der Zellen im Maus-embryo wurden menschliche Zellen,“ Feng. „Das ist eine niedrige Schätzung, da wir nicht quantifizieren, die große Menge von menschlichen roten Blut-Zellen generiert, die in der Maus-embryo.“

Er sagte, dass, weil diese Reifen menschlichen roten Blutkörperchen haben keinen Zellkern, Sie sind nicht gezählt, indem Sie die Methode, die die Wissenschaftler verwenden, um eine Quantifizierung der Gesamtzahl der Zellen.

Das team der Technik beteiligt überwindung eine wichtige Herausforderung: die Umwandlung der menschlichen pluripotenten Stammzellen, die unterscheiden können in alle Arten von Zellen im Körper, in einer form, die kompatibel mit der inneren Zelle Masse in einem Maus-Blastozyste—ein drei-Tage alten Maus-embryo. Das menschliche Stammzellen werden in einen „grundiert“ – Zustand, während die innere Zellmasse im inneren der Maus Blastozyste ist, in einen naiven Zustand.

„Wenn die grundiert menschlichen Zellen in Maus-blastocysten, Sie scheitern zu entwickeln“, sagte Feng, stellt fest, dass das Missverhältnis zwischen den Zellen verschiedener Entwicklungsstadien scheint verantwortlich zu sein.

„Wir wollten sehen, ob es möglich war, für die menschliche grundiert Zellen zurück zu gehen, um die naiven Zustand, genau wie die pluripotenten Stammzellen Zellen innerhalb einer Maus-Blastozyste“, sagte Feng. „Dies ist, was wir getan haben.“

„Unsere Methode ist, um vorübergehend hemmen die mTOR-kinase-für drei Stunden, um den Schock der menschlichen grundiert Zellen der naive Staat“, sagte Feng. „Blockiert die mTOR-kinase löst eine Reihe von Ereignissen, die rewire-gen-expression und den zellulären Stoffwechsel, so dass die grundiert Zellen werden naive.“

Die Umwandlung der späteren Phase der menschlichen grundiert Stammzellen zurück zu einer früheren, weniger entwickelten naiv Staat erlaubt, die menschliche Stammzellen für die co-Entwicklung mit der inneren Zellmasse in einem Maus-Blastozysten.