Corazón terapia Poderoso pez cebra gen podría conducir a trasplante

Abril 9, 2016 Admin Salud 0 1
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Los investigadores han descubierto un gen en el pez cebra tan poderosa que se puede utilizar toredirect destino celular en el embrión en desarrollo para convertirse en superar heartcells, lo que sugiere que un gen similar en los seres humanos podría ser utilizado para generar heartcells cultura para el trasplante las personas en dificultades.

El descubrimiento, el primer descubrimiento de un gen denominado "maestro" para el miocardio o músculo del corazón, las células en un modelo animal, da a los investigadores la capacidad de rastrear forexploring genes homólogos en ratones y seres humanos.

El gen, conocido como GATA5, actúa en las células embrionarias, que son primitiva, las células no especializados que se forman en la primera etapa de developmentand embrionario son genéticamente programado para convertirse en uno de los muchos celltypes especializados, tales como células del músculo esquelético, las células los nervios, células sanguíneas, células de la piel, andliver células.




Normalmente, el gen actúa sólo en aquellas células destinadas a becomemyocardial células embrionarias. Las demostraciones de la investigación, sin embargo, que pueden GATA5 tipos reprogramotherwise de células embrionarias predestinados a convertirse en células del corazón golpearon.

Si el pez cebra GATA5, o su equivalente humano, pueden inducir un tipo particular de célula ofembryonic, conocidas como células madre embrionarias humanas, para convertirse en una paliza heartcell, los investigadores podrían utilizar teóricamente esta técnica para cultivar andharvest estas células modificadas genéticamente en la placa de Petri y luego transplantthem en personas con insuficiencia cardíaca.

"El descubrimiento de un gen que podría convertir células embrionarias células madre humanas intomyocardial serían oro", dijo Didier Stainier, PhD, de la UCSF assistantprofessor de bioquímica y biofísica, autor principal de la UCSF studyand un pionero en el estudio del desarrollo de corazón en zebrafishembryo transparente. "GATA5 es potencialmente un gen tal. Parece ser suficiente todrive todo el programa del miocardio en algunas células que normalmente no se utiliza tocontribute al corazón."

Capacidad de producir dramática GATA5 imagesStainier y el poder descubrimiento de potentes imágenes presentan colegas GATA5: Extracción de células GATA5 normalmente destinadas a convertirse en células miocárdicas causedprofound defectos en la formación del corazón. Expresión de GATA5 throughoutthe células del corazón de embriones producidos para formar y superar - espontáneamente andrhythmically - tan lejos de la región de la cabeza, donde las formas de corazones, como theanimals inferior del tronco.

El descubrimiento, publicado en este número de genes y Development1represents un enfoque diferente para cultivar células especializadas para transplanttherapy que debe buscarse en otros laboratorios. Los esfuerzos actuales, mostlyconducted en modelos animales, que implican el intento de derivar células madre y aggregateembryonic, exponiéndolos a factores tales como el ácido acético, diferenciar allowingthem, o especializarse, y luego de clasificación a través de estas células toextract celular tipos de interés.

"El uso de diferentes reguladores, los científicos fueron capaces de inducir un subconjunto ofmyocardial características en diversos modelos experimentales, pero nunca thecomplete paliza fenotipo, así que hay algo especial que GATA5 cantake una celda que no se supone que se convierta en una célula del corazón de realmente se convierta en uno ", dijo Stainier. "Estamos muy entusiasmados con este resultado."

GATA5 un potencial marcador de diagnóstico de la enfermedad cardíaca congénita diseaseThe descubrimiento también sugiere que GATA5 podría ser un potencial de nuevos defectos congénitos del corazón markerfor de diagnóstico, ya que los investigadores han demostrado que gata5regulates la expresión de un gen conocido como Nkx2.5 que, cuando muta Inhumanos, porque defectos cardíacos congénitos humanos y enfermedades. Cardiólogos geneticistsand familias que estudian humanos con enfermedad cardíaca pueden ser descubiertos, saidStainier que una forma mutada de GATA5 contraparte se produce en algunos casos ofheart enfermedad, en este caso la forma mutada del gen podría servir como AMarker de susceptibilidad a la enfermedad.

Los investigadores han identificado el gen GATA5 y localizado en el cromosoma humano 20AS un primer paso hacia la identificación de mutaciones humanas.

El Nkx2.5 gen es el equivalente de un gen de la mosca llamada "tinman" que wasdiscovered en 1993 por Ralph Bodmer, PhD, en el laboratorio de Yuh Nung Jan, PhD, profesor de UCSF de la fisiología y la bioquímica. Al igual que el estaño Asistente de Oz'sman, el gen mutado mosca, Bodmer descubrió, dio lugar a una mosca que faltaba aheart.

"Este es un caso en el que los científicos han pasado de una mutación en un gen Fly Fly mutación ahuman que causa defectos congénitos del corazón", dijo Stainier. "Itvalidates el enfoque de usar sistemas de modelos, muy distantes, como theFLY, para estudiar la biología humana. Hemos demostrado que en la jerarquía de genes thatcontrol diferenciación miocárdica, actos GATA5 en las primeras etapas de la ruta."

Embrión de pez cebra Diáfano revela su 'etchings'The importancia artificialmente los descubrimientos UCSF dramatiza la importancia de rayas tinyblue y plata habitante de la India Ganges - y muchos aquarium-- como modelo para estudios biomédicos. Hasta recientemente estudiado en sólo handfulof laboratorios de todo el mundo, se está convirtiendo cada vez más en la mesa de laboratorio.

Las razones son muchas de su atractivo, pero no hay rival que thecrystal embrión de pez cebra Luz ofrece una vista floreciente vida que ningún modelo puede othervertebrate. Menos de un día después de la fecundación, los egghas fertilizados brotaron un corazón que late en dos dormitorios, las orejas y los ojos y una cola thatflicks. En el tercer día, todos sus órganos principales se desarrollan plenamente andmoved en la posición correcta, que ofrece a los científicos una visión de lo que se beenreferred como el pez cebra "incisiones artificiales."

Menos espectacular pero de gran importancia, el pez cebra, como los ratones y los seres humanos, arevertebrate - tener una columna vertebral y un sistema nervioso tubular dividido en thebrain y la médula espinal - y por lo tanto son más propensos a ser genéticamente similarto los seres humanos que los modelos no lo hacen vertebrados como las levaduras, nematodos y moscas de la fruta (aunque estos últimos han proporcionado información valiosa sobre los mecanismos de invertebrados).

Además, a diferencia de otros sistemas de modelos de vertebrados (especialmente la rana, chickand ratón), el animal tiene la posibilidad de buscar mutaciones thatdisrupt eventos biológicos específicos mediante un proceso que no requiere priorknowledge del gen o genes en cuestión. Este enfoque también se utiliza organismos ininvertebrate como Drosophila (mosca de la fruta) y Caenorhabditiselegans (un gusano).

Así deseable es el pez cebra como modelo científico que NationalInstitutes de Salud ha puesto en marcha recientemente la página web de la Iniciativa de pez cebra NIH, ofreciendo subsidios para estudios de cáncer, enfermedades cardiovasculares, la sangre y pulmonarydiseases, el desarrollo del ojo y la enfermedad, la función de genes, ritmos circadianos, el envejecimiento, la longevidad, el desarrollo del sistema y la función inmune, la adicción, la audición, el equilibrio, el olfato y el gusto. (Ver http://www.nih.gov/science/models/zebrafish/.)

Estudio tiene los genes con la que un pez cebra dado su biólogo worldNeuroscientist Herwig Baier, PhD, de la UCSF profesor asistente ofphysiology y ante el Instituto Max Planck en Tübingen, está trabajando toidentify genes de pez cebra que juegan un papel en la percepción visual. Makean Pescado modelo ideal para estos estudios, ya que no necesitan capacitación para mostrar comportamientos reconocidos severaleasily en respuesta a las señales visuales en sus waterysurroundings.

Stainier y colegas, por su parte, informó recientemente otra evidencia embrión thezebrafish que revelan los mecanismos fundamentales del desarrollo y podría conducir Toan comprensión de algunos defectos de nacimiento.

Corazón de las coles empujar uno hacia el otro ... para formar un latido heartin un estudio, los investigadores identificaron una serie de genes necesarios para solicitar twobuds de las células del corazón que se forman en el desarrollo temprano de migrar a oneanother para formar un solo latido del corazón. Los investigadores llegaron a su findingserendipitously, después de la elaboración de la vía molecular, o ofgenes sucesión, que estimulan la formación de endodermo temprano, uno de threelayers de células que forman el embrión en desarrollo.

"El descubrimiento de un endodermo formación vía molecular era uncharteredterritory en sí mismo", dijo Stainier. "Esta es la primera vez que un grupo de ofscientists fue capaz de llevar un conjunto de genes juntos y mostrar cómo se fittogether para controlar la formación de esta capa en el embrión en desarrollo."

Pero entonces Stainier y sus colegas mostraron que el endodermo también era somehowresponsible para la migración de las gemas en la capa de la célula del corazón cellsabove que, conocido como el mesodermo. Y eso, dijo Stainier, fue inesperado.

Normalmente, dos yemas corazón emergen a ambos lados de la mesodermo y ultimatelymerge para formar un solo corazón. Pero los investigadores encontraron, con gran theirsurprise, que cuando el endodermo subyacente capa no estaba en su lugar, los heartbuds no migran hacia los otros; En lugar de ello, se formaron dos corazones, acondition conocida como espina cardias.

Los investigadores saben que tres capas del embrión se forman simultáneamente, en la diafonía de señalización celular dependiente de arhythm. Pero el grado de interactionwas no desaparece. "Pensamos que estábamos estudiando corazones, pero nos quedamos muy studyingthe papel del endodermo," dijo Stainier. "Este es uno de los thingsabout genética emocionante - no sé dónde llevar a usted."

Estos resultados fueron reportados en la corriente y el desarrollo Biology2 Biology3.

Movimientos microcelulares coreografía corazón y colegas formationStainier también analizaron recientemente el complejo proceso por el cual thetwo grupos de células del corazón que inicialmente celular mesodermo Bud layeractually hasta el corazón, que es un complejo, 3-D. Ellos didn'tidentify genes implicados, pero lo hicieron saber la base eventsinvolved. En particular, el uso de nuevos genes específicos para el corazón, fueron capaces tofollow en detalle los movimientos celulares que conducen a la formación del corazón, al igual que sus divisiones en dos habitaciones, el vestíbulo (la Cámara que receivesblood y lo pasa a los ventrículos) y el ventrículo (la pumpingchamber). Este trabajo permitirá a los investigadores a formular specifichypotheses respecto a las diversas interacciones celulares y moléculas que participan de Inthese procesos. El descubrimiento fue reportado en desarrollo Biology4.

Con posibles implicaciones terapéuticas, Stainier y un colega también recentlydiscovered que las células endoteliales que revisten los vasos sanguíneos, desempeñan un papel en la inducción acrítica los transportistas desarrollo, la diferenciación, o correcta, Redblood celular, oxígeno. Cuando las células endoteliales estaban desarrollando removedfrom embrión de pez cebra, no se forman las células rojas de la sangre. Whenendothelial fueron restaurados células, glóbulos desarrollados. (Los investigadores portátiles para llevar a cabo este experimento, debido a que los embriones pueden sobrevivir sin bloodfor menos siete días.). Presumiblemente, dijo Stainier, las células endoteliales actby la liberación de un factor aún no identificado.

El descubrimiento representa la primera demostración en un modelo animal, Stainiersaid, que se necesitan células endoteliales para la diferenciación celular sanguíneo adecuado ofred. Él dijo que sospechaba que el descubrimiento, publicado en Developments5, se aplicará a los glóbulos blancos del sistema inmunológico también.

Identificar el factor liberado por las células endoteliales podrían conducir, dijo Stainier, de un mecanismo para solicitar células ingenuas, o no diferenciadas de células sanguíneas en desarrollo intored, que luego podrían utilizarse para aumentar el flujo de sangre. "El pez cebra puede ofrecer conocimientos sobre la biología humana y la medicina areboundless" dijo Stainier. "Vamos a aprender de estos animales yearsto por venir."

Notas:

1) Los co-autores del GATA5 estudio, publicado en Genes & Development, eran leadauthor Jeremy Reiter, y Jonathan Alexander, ambos de MD/estudiantes de doctorado financiados byThe Programa de Capacitación NIH Científica Médica y estudiantes del laboratorio Stainier, Deborah Yelon, PhD, un puesto compañero -dottorato en el laboratorio de Stainier, Adam Rodaway, PhD, y Roger Paciente, PhD, ambos de Biología del Desarrollo Centro de Investigación, TheRandall Instituto, del Kings College de Londres, y al final del propietario Nigel, PhD, del Departamento de Anatomía y Ofthe Biología del Desarrollo, University College London.

El estudio fue financiado por la American Heart Association, el Institutesof Nacional de Salud, la Fundación Packard, el seguro de vida y de salud médica Fundación Fundand Sandler.

2) El co-autor del estudio que revela el mecanismo molecular de endodermdevelopment, publicado en la revista Current Biology, (septiembre) se estudio Jonathan Alexander.The fue financiado por la American Heart Association y la PackardFoundation

3) Los co-autores del papel de la formación endodermo en el estudio del corazón, publicado en Biología del Desarrollo, (septiembre) fueron Jonathan Alexander, MichaelRothenberg, un estudiante graduado en el laboratorio de junio, y Gilbert L. Henry, PhD, del Departamento de Biología Molecular y C Biología Celular de la Universidad de Harvard. Los studywas financiados por la Asociación Americana del Corazón y la Fundación Packard.

4) Los co-autores del estudio para desarrollar la estructura del corazón, publicó Biología inDevelopmental (mayo), fueron Deborah Yelon y Sally Horne, un graduatestudent. El estudio fue financiado por el NIH.

5) El co-autor del estudio revelan el papel de las células endoteliales en bloodcell desarrollo, publicado en el Desarrollo (septiembre) era Leon Parker, PhD, atthe vez que un becario posdoctoral en el laboratorio de la UCSF Stainier. El estudio fue financiado byThe Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Packard.

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Imágenes relacionadas con este comunicado se pueden ver o descargar desde http://pubaffr.ucsf.edu/imagedb/imsearch.php3?keywords=zebrafish.

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