Stamcellen zijn speciale soorten cellen in ons lichaam die elk ander type cel kunnen worden. Ze hebben een enorm potentieel voor de geneeskunde, en er worden momenteel proeven gedaan met stamcellen om beschadigde cellen bij ziekten te vervangen zoals Parkinson.

Eén manier om stamcellen te verkrijgen is uit menselijke embryo's, maar dit brengt ethische bezwaren en praktische beperkingen met zich mee. Een andere manier is om volwassen cellen van de huid of elders om te zetten in zogenaamde ‘geïnduceerde pluripotente stamcellen’ (iPS-cellen).

Deze cellen hebben echter soms een ‘geheugen’ van het soort cel dat ze vroeger waren, waardoor ze minder voorspelbaar of efficiënt kunnen worden als we proberen er andere typen cellen van te maken.

In een studie gepubliceerd NATUURhebben mijn collega's en ik een manier gevonden om dit geheugen te wissen, om iPS-cellen meer als embryonale stamcellen te laten functioneren.

Grote belofte voor regeneratieve geneeskunde

Volwassen, gespecialiseerde cellen zoals huidcellen kunnen in het laboratorium worden geherprogrammeerd tot iPS-cellen. Deze ‘lege lei’-cellen zijn veelbelovend in de regeneratieve geneeskunde, een vakgebied dat zich richt op het teruggroeien, repareren of vervangen van beschadigde of zieke cellen, organen of weefsels.

Wetenschappers kunnen iPS-cellen maken uit het eigen weefsel van een patiënt, dus er is minder risico dat de nieuwe cellen worden afgestoten door het immuunsysteem van de patiënt.

Om een ​​voorbeeld te noemen: iPS-cellen zijn dat wel getest worden voor het maken van insulineproducerende pancreascellen om mensen met diabetes te helpen. We zijn er nog niet, maar het is een voorbeeld van wat mogelijk zou kunnen zijn.

Onderzoek met behulp van iPS-cellen is een snel voortschrijdend vakgebied, maar er blijven nog veel technische uitdagingen bestaan. Wetenschappers zijn nog steeds bezig met het uitzoeken hoe ze beter kunnen controleren welke celtypen iPS-cellen worden en hoe ze ervoor kunnen zorgen dat het proces veilig is.

Een van deze technische uitdagingen is het overwinnen van het ‘epigenetische geheugen’, waarbij de iPS-cellen sporen behouden van het celtype dat ze ooit waren.

Epigenetisch geheugen en hoe dit het gebruik van iPS-cellen kan belemmeren

Laten we, om het ‘epigenetische geheugen’ te begrijpen, eerst praten over epigenetica. Ons DNA draagt ​​reeksen instructies die bekend staan ​​als genen. Wanneer verschillende factoren de genactiviteit beïnvloeden (ze aan of uit zetten) zonder de DNA-sequentie zelf te veranderen, staat dit bekend als epigenetica, wat letterlijk ‘boven de genetica’ betekent.

Het epigenoom van een cel is een verzamelnaam om alle epigenetische modificaties in een cel te beschrijven. Al onze cellen bevatten hetzelfde DNA, maar het epigenoom bepaalt welke genen aan of uit worden gezet, en dit bepaalt of het een hartcel, een niercel, een levercel of een ander celtype wordt.

Je kunt DNA zien als een kookboek en het epigenoom als een set bladwijzers. De bladwijzers veranderen de recepten niet, maar geven wel aan welke worden gebruikt.

Op dezelfde manier geleiden epigenetische kenmerken cellen ernaartoe interpreteren de genetische code zonder deze te veranderen.

Wanneer we een volwassen cel herprogrammeren tot een iPS-cel, willen we alle ‘bladwijzers’ wissen. Dit werkt echter niet altijd volledig. Wanneer er enkele bladwijzers achterblijven, kan dit ‘epigenetische geheugen’ het gedrag van de iPS-cellen beïnvloeden.

Een iPS-cel gemaakt van een huidcel kan een gedeeltelijke ‘herinnering’ behouden dat hij een huidcel is, waardoor de kans groter is dat hij weer in een huidachtige cel verandert en minder snel in andere celtypen verandert. Dit komt omdat sommige epigenetische kenmerken van het DNA de cel kunnen vertellen zich als een huidcel te gedragen.

Dit kan een hindernis zijn bij het gebruik van iPS-cellen, omdat dit van invloed kan zijn op het proces waarbij iPS-cellen worden omgezet in de gewenste typen cellen. Het kan ook de functie van de cellen beïnvloeden zodra ze zijn gemaakt. Als je iPS-cellen wilt gebruiken om een ​​alvleesklier te helpen repareren, maar de cellen een ‘geheugen’ hebben dat ze huidcellen zijn, functioneren ze mogelijk niet zo goed als echte pancreascellen.

Hoe iPS-cel epigenetisch geheugen te wissen en de functie te verbeteren

Het overwinnen van het probleem van epigenetisch geheugen in iPS-cellen is een algemeen erkende uitdaging voor de regeneratieve geneeskunde.

Door te bestuderen hoe het epigenoom transformeert wanneer we volwassen huidcellen herprogrammeren tot iPS-cellen, ontdekten we een nieuwe manier om cellen te herprogrammeren die het epigenetische geheugen vollediger wist. We hebben deze ontdekking gedaan door cellen te herprogrammeren met behulp van een methode die imiteert hoe het epigenoom van embryocellen op natuurlijke wijze wordt gereset.

Tijdens de vroege ontwikkeling van een embryo, voordat het in de baarmoeder wordt geïmplanteerd, worden de epigenetische kenmerken die zijn geërfd van de sperma- en eicellen grotendeels gewist. Door deze reset kunnen de vroege embryocellen opnieuw beginnen en elk celtype worden naarmate het embryo groeit en zich ontwikkelt.

Door tijdens het herprogrammeringsproces een stap te introduceren die dit resetproces kort nabootst, hebben we iPS-cellen gemaakt die meer op embryonale stamcellen lijken dan conventionele iPS-cellen.

Een effectievere epigenetische geheugenverwijdering in iPS-cellen zal hun medische potentieel vergroten. Het zal de iPS-cellen in staat stellen zich te gedragen als een “schone lei” zoals embryonale stamcellen, waardoor de kans groter wordt dat ze dat ook zullen doen transformeren in elk gewenst celtype.

Als iPS-cellen hun identiteit uit het verleden kunnen vergeten, kunnen ze dat betrouwbaarder doen elk type cel worden en helpen bij het creëren van specifieke cellen die nodig zijn voor therapieën, zoals nieuwe insulineproducerende cellen voor iemand met diabetes, of neuronale cellen voor iemand met Parkinson. Het zou ook het risico op onverwacht gedrag of complicaties kunnen verminderen wanneer iPS-cellen worden gebruikt bij medische behandelingen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Krediet van het beeld: NIH

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• ChartPrime. Verhoog uw handelsspel met ChartPrime. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2023/08/21/a-memory-wipe-for-stem-cells-may-be-the-key-to-better-regenerative-therapies/