generare mini-fegati

Boccioli di fegato e organoidi cervello sono tra quest'anno salvavita progressi nella crescita pezzi di ricambio umani.
Germogli di fegato alla riscossa Alcuni 16.000 in difficoltà gli americani sono in attesa di ricevere un trapianto di fegato. Ma a causa di una carenza di fegati vitali, è probabile che meno di 7.000 trapianti saranno eseguiti nel 2013. In Giappone, dove la carenza è peggio, il numero di persone bisognose di nuovi fegati è 10 volte più grande come il numero di defunto donatori che potrebbero fornire uno.

Tale divario motivato biologo cellule staminali Takanori Takebe ei suoi colleghi presso il Dipartimento di Medicina Rigenerativa presso Yokohama City University in Giappone per trovare una soluzione alternativa. Quest'anno sono riusciti a generare mini-fegati, né boccioli di fegato, da cellule staminali che sono state prese dalla pelle umana e riprogrammati a uno stato embrionale. (Cellule staminali embrionali sono notevoli perché possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula del corpo.)

Quando miscelato con altri due tipi di cellule, le cellule epatiche primitive fabbricate si sono organizzati in strutture tridimensionali, completo di vasi sanguigni. In effetti, la squadra di Takebe ricreato il processo mediante il quale un embrione umano comincia a formare un fegato funzionante.

Trapiantate in un topo, i germogli di fegato umano, lunghe circa 5 millimetri, esposte molte funzioni dell'organo maturo, come zuccheri metabolizzare e droghe. Quando gli scienziati hanno attivato il proprio fegato del topo, i germogli umani detenuto l'animale in vita per due mesi. Una persona con insufficienza epatica richiederebbe un infuso di "decine di migliaia" di germogli di fegato, dice Takebe.

Fino a quando le gemme possono essere generati dalla pelle di ogni singolo paziente, i destinatari dovranno fare affidamento sulle droghe immuni soppressione per evitare il rigetto, proprio come farebbero con il trapianto di un intero organo. Boccioli di fegato di ricambio potrebbero essere disponibili ai pazienti umani in un decennio o meno. - Jeff Wheelwright

Crescere Cervello organoidi

Gli scienziati non possono ancora crescere pezzi di ricambio del cervello umano per riparare lesioni o difetti neurologici, ma hanno recentemente utilizzato le cellule staminali per creare organoidi cervello, formazioni di cellule che imitano alcune delle regioni del cervello. Un team guidato dal neuroscienziato Jürgen Knoblich dell'Istituto austriaco di Biotecnologie Molecolari ha sviluppato le organoidi per aiutarli a simulare la malattia.

Due tipi di cellule staminali sono stati usati per produrre i mini-cervello: le cellule embrionali e cellule adulte che erano state riprogrammate ad uno stato di avviamento. Le cellule sono state messe in una cultura speciale e poi sospese in un gel e stimolati da nutrienti, tutti orientati per trasformarle in neuroni come quelli trovati nella corteccia.

I neuroni letteralmente "auto-organizzato", secondo Knoblich, e dopo diverse settimane formano strutture tridimensionali di circa un decimo di pollice di diametro.

"Se si esegue lo zoom fuori e guardare il tutto, non è un cervello", dice Knoblich. "Ma nostre culture contengono regioni cerebrali individuali che hanno una relazione funzionale tra loro." Oltre corteccia dorsale, ricercatori potevano crescere, tra le altre regioni, parti del proencefalo ventrale, che rende i neuroni che collegano alla corteccia, e la plesso coroideo, che genera fluido spinale.

Nel loro più impressionante esperimento, gli scienziati derivano organoidi dalle cellule della pelle di una persona affetta da microcefalia. Questo disturbo genetico provoca una drastica riduzione delle dimensioni del cervello e statura. I organoidi microcefali erano più piccole rispetto alle organoidi cresciuti da persone sane, a quanto pare perché le cellule staminali del paziente avevano diviso troppo presto e divenne impoverito.

"Nei nostri organoidi sono buoni per è modellare lo sviluppo del cervello e studiare tutto ciò che provoca un difetto di sviluppo," dice Knoblich. Ad esempio, prendendo le cellule staminali neurali da un paziente con schizofrenia, i ricercatori potrebbero tornare indietro l'orologio e monitorare l'insorgenza della malattia in un organoide. Saper inizia schizofrenia potrebbero aiutare a prevenire esso. - Jeff Wheelwright

Cellule staminali umane a base di uova

Era il 1996 quando i biologi prima fuse una cellula della pelle di mammifero con una cellula uovo, la clonazione della pecora Dolly. Questo è stato l'inizio della corsa per fare un embrione umano allo stesso modo. Il metodo, chiamato trasferimento nucleare di cellule somatiche (SCNT), sostituisce il DNA nel nucleo di una cellula uovo con il materiale genetico dal nucleo di una cellula della pelle, poi i trucchi la cellula uovo per iniziare a dividere come se fosse stato fecondato con lo sperma.

Il risultato: un embrione che è una copia genetica quasi perfetta del donatore delle cellule della pelle. Negli esseri umani, l'obiettivo del trasferimento nucleare è "clonazione non riproduttivo" - facendo embrioni, quindi rimuovendo le cellule staminali dall'embrione e coltivando loro di crescere in tessuti che potrebbero curare le malattie, sostituire organi e guarire le lesioni.

Ma ottenere uova di agire come gli embrioni si è rivelato molto più difficile negli esseri umani che negli ovini. Non è stato fino al 2013 che Shoukhrat Mitalipov della Oregon Health and Science University, infine, effettuati lavori SCNT negli esseri umani, attraverso un'attenta tweaking e messa a punto sulla base di esperimenti con più di 1.000 uova di scimmia rhesus. Il suo protocollo finale richiede qualche decina di passi.

"E 'una procedura molto complessa," dice. Tra i segreti di Mitalipov: stimolare l'attività riprogrammazione da adescamento delle uova con caffeina e da loro dosaggio proprio con sostanze chimiche che bobina e srotolare fili intrecciati di DNA, e l'applicazione di una scossa elettrica delicata per ottenere l'uovo per iniziare dividendo. (Un embrione creato in questo modo non si svilupperà in un feto.)

Ora ci sono altri metodi per fare le cellule staminali, ma quelli fatti tramite trasferimento nucleare hanno un valore unico perché sono copie genetiche della persona vivente che ha donato le cellule della pelle (altri metodi o utilizzano cellule estranee o comporta la riprogrammazione genetica). Così, i tessuti pezzi fatti da loro non dovrebbero innescare il rigetto del sistema immunitario che condanna molti trapianti.

Rendere tessuti appositamente costruiti possono essere lontano nel futuro, perché capire le ricette precise per trasformare le cellule in osso di funzionamento, del cuore o del midollo spinale ci vorrà del tempo. Ma il trionfo di Mitalipov ha grandi benefici a breve termine nel dare ai ricercatori un nuovo strumento per capire tutti i dettagli su come le cellule staminali crescono, si dividono e si differenziano, dice Larry Goldstein, direttore della University of California San Diego Programma di cellule staminali: "E 'grande scienza . "- Kat McGowan

[Questo articolo è originariamente apparso in stampa come "Stem Future cellulare."]