Menschliche Zellen können auch den Job wechseln

Biologie Schulbücher lehren uns, dass Adulte Zelltypen bleiben fest in der Identität, die Sie erworben haben, auf Differenzierung. Durch Induktion des nicht-insulin-Herstellung von menschlichen Zellen der Bauchspeicheldrüse Ihre Funktion zu verändern, um insulin zu produzieren in einer nachhaltigen Art und Weise, Forscher an der Universität von Genf (UNIGE), Schweiz, zeigen erstmals, dass die adaptive Kapazität der Zellen ist viel größer als bisher angenommen. Außerdem ist diese Plastizität wäre nicht exklusiv für die menschliche Pankreas-Zellen. Eine revolution für Zellbiologie, entdeckt zu werden in der Zeitschrift Natur.

Die menschliche Bauchspeicheldrüse Häfen verschiedene Arten von endokrinen Zellen (α -, β -, δ -, ε-und ϒ;) Sie produzieren verschiedene Hormone, die verantwortlich für die Regulierung der Blutzuckerwerte. Diese Zellen sind gebündelt in kleinen Gruppen, genannt Pankreas-Inselzellen oder Langerhans-Inseln. Diabetes tritt auf, wenn in der Abwesenheit funktioneller β-Zellen, der Blutzuckerspiegel nicht mehr kontrolliert. An der UNIGE Fakultät für Medizin, Professor Pedro Herrera und sein team hatten bereits gezeigt, in Mäusen, dass die Bauchspeicheldrüse hat die Fähigkeit, sich zu regenerieren, neue Zellen insulin durch eine spontane Mechanismus der Identität ändern der anderen Zellen der Bauchspeicheldrüse. Aber was ist der Mensch? Darüber hinaus ist es möglich, künstlich fördern diese Umwandlung?

Von einem Hormon zu einem anderen: eine langfristige Veränderung

Um zu untersuchen, ob menschliche Zellen haben diese Fähigkeit, sich anzupassen, Genf Wissenschaftler Langerhans-Inseln aus den beiden diabetischen und nicht-diabetischen Spendern. Sie erste sortiert die verschiedenen Zelltypen zu studieren, zwei von Ihnen insbesondere: α-Zellen (glucagon-Produzenten) und ϒ; Zellen (Pankreas-Polypeptid-Zellen). „Wir teilten unseren Zellen in zwei Gruppen: eine, wo wir nur eingeführt werden, eine fluoreszierende Zelle tracer, und die andere, wo, darüber hinaus, haben wir die Gene, die insulin produzieren Transkriptionsfaktoren, die spezifisch für β-Zellen“, erläutert Pedro Herrera.

Die Forscher rekonstruierten „pseudo-Inseln“ mit nur einem Zelltyp zu einem Zeitpunkt, genau zu studieren und Ihre Verhaltensweisen. „Erste Beobachtung: Die einfache Tatsache der Aggregation der Zellen, selbst in eigentümliche pseudo-Inseln, stimuliert die expression von bestimmten Genen in Verbindung mit insulin-Produktion, wie wenn die „nicht-Beta“ Zellen natürlich erkannt, die Abwesenheit Ihrer „Schwestern.“ Um jedoch für die Zellen produzieren insulin, mussten wir künstlich stimulieren die expression von einem oder zwei zentralen β-Zelle Gene“, sagt Kenichiro Furuyama, ein Forscher in der Abteilung der Genetischen Medizin an der medizinischen Fakultät der UNIGE und der erste Autor dieser Arbeit. Eine Woche nach dem experiment begann, zu 30 Prozent von den α-Zellen produzieren und sezernieren insulin in Erwiderung auf Glukose. ϒ;-Zellen, unter die gleiche Behandlung, wurden sogar effektiver und zahlreiche in der Umwandlung und Sekretion von insulin als Reaktion auf Glukose.

In einem zweiten Schritt wollen die Forscher transplantierten diese eigentümliche pseudo-Inseln der modifizierten menschlichen α-Zellen in diabetischen Mäusen. „Menschliche Zellen erwies sich als sehr wirksam. Die Mäuse erholt!“, freut sich Pedro Herrera. „Und wie erwartet, wenn diese menschlichen Zelle transplantiert wurden entfernt, die Mäuse wurde die diabetische wieder. Wir erhalten die gleichen Ergebnisse mit Zellen aus beiden diabetischen und nicht-diabetischen Spendern, die zeigen, dass diese Plastizität ist nicht stark durch die Krankheit. Darüber hinaus funktioniert dies auch auf lange Sicht: sechs Monate nach der transplantation, die modifizierte pseudo-Inseln weiterhin zu sezernieren humanes insulin in Reaktion auf hohe Glukose.“

Zellen, die resistenter sind in der Autoimmun-diabetes

Eine detaillierte Analyse dieser menschlichen glucagon-Zellen, die zu insulin-Produzenten zeigt, dass Sie behalten eine Zelle Identität nahe, dass α-Zellen. Autoimmun-diabetes oder Typ-1-diabetes ist gekennzeichnet durch die Zerstörung der β-Zellen durch das Immunsystem des Patienten. Die Forscher dann gefragt, ob diese modifizierten α-Zellen würde auch die Zielgruppe von Autoimmunerkrankungen, da Sie unterschiedlich bleiben von β-Zellen. Um zu testen, Ihren Widerstand, Sie co-kultiviert Sie mit T-Zellen von Patienten mit Typ-1-diabetes. „Wir haben festgestellt, dass modifizierte α-Zellen ausgelöst, die zu einer schwächeren Immunantwort, und sind daher unter Umständen weniger wahrscheinlich, vernichtet werden, als der nativen β-Zellen.“

Dies ist ein neuron auf Nikotin: Nikotin funktioniert innerhalb der Zellen zu verstärken sucht

Wenn eine person nimmt einen Zug von einer Zigarette, Nikotin flutet in das Gehirn, aufrastbar auf Rezeptoren auf der Oberfläche von Nervenzellen und produziert Glücksgefühle. Aber Nikotin nicht bleiben einfach auf der Oberfläche von Zellen — das Medikament tatsächlich durchdringt in neuronalen Zellen und verändert Sie von innen heraus. Nun, ein team von Wissenschaftlern entwickelt ein protein-sensor, leuchtet in der Gegenwart von Nikotin, so dass die Forscher beobachten Nikotin, die Bewegungen in den Zellen und verraten mehr über die Natur der Nikotinabhängigkeit.

Die Arbeit wurde unter Leitung von Henry Lester, professor der Biologie bei Caltech und zuvor gastwissenschaftlerin am Janelia Research Campus des Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Ein Papier beschreibt die Forschung erscheint online am 4. Februar in der Zeitschrift für Allgemeine Physiologie. Lester ist auch ein verbundenes Mitglied der Fakultät der Tianqiao und Chrissy Chen Institut für Neurowissenschaften am Caltech.

Das endoplasmatische Retikulum ist das äquivalent einer Zelle, die Fabrik-und Lager-der Ort, wo die Proteine synthetisiert und verpackt werden, um transportiert werden zu verschiedenen anderen Standorten sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle. Nikotinsäure-Rezeptoren (nAChRs) sind unter diesen Proteinen; nachdem er hergestellt im endoplasmatischen Retikulum, Sie Reisen dann auf der Oberfläche der Zelle. Wenn Nikotin-Moleküle in den Körper gelangen, Sie Reisen durch den Blutkreislauf und erreichen die Zellen des Gehirns, wo Sie sich treffen die nAChRs auf der Oberfläche dieser Zellen. Dies löst die Zellen‘ Prozesse auf die Freigabe der Chemikalien, der Belohnung und des Glücks.

Was passiert, wenn Nikotin ist umgezogen in die Zellen, jedoch nicht gut verstanden worden. Lester und die anderen zuvor festgestellt, dass einige nAChRs bleiben in der „Galerie“ — endoplasmatischen Retikulum — wo Sie auch binden kann, um Nikotin. In der Hoffnung um Einblicke in die Nikotin – Wirkung in den Zellen, Lester und sein team entwickelten ein tool namens ein biosensor zu visualisieren, wo das Medikament sammelt sich im inneren der Zellen. Der biosensor besteht aus einem speziellen protein, das sich öffnen und schließen, wie eine Venus-Fliegenfalle und einem inaktivierten fluoreszierenden protein. Der sensor ist entworfen, um in der Nähe um Nikotin, und diese dann aktiviert das fluoreszierende protein zu glühen hell, die anzeigt, wo die Nikotin-Moleküle befinden und wie viele vorhanden sind.

Wissenschaftler können die Biosensoren in bestimmten teilen einer Zelle-in dieser Arbeit, Sie befinden sich im endoplasmatischen Retikulum und auf den Zellen Oberflächen — und beobachten Sie Leuchten, wie Nikotin überschwemmungen in.

Durch die Erstellung von Filmen von Zellen mit Biosensoren in einem Labor Gericht, das team hat entdeckt, dass Nikotin tritt in das endoplasmatische Retikulum, in ein paar Sekunden erscheinen außerhalb einer Zelle. Außerdem, das Nikotin Ebenen sind mehr als genug, um Einfluss auf nAChRs während Ihrer Montage und zusätzliche Chaperon-nAChRs auf Ihrem Weg an die Zelloberfläche. Als Ergebnis, die Neuronen sind mehr empfindlich auf das Nikotin, das erhöht die dankbare Gefühle nach dem einen Zug an einer Tabak-Zigarette oder e-Zigarette. In anderen Worten, je mehr eine person Raucht, desto mehr schnell und einfach der Raucher bekommt eine Nikotin buzz. Dies ist Teil der nikotinsucht.

Während die Filme, die nun den Fokus auf isolierten Neuronen im Labor wollen die Wissenschaftler ermitteln, ob Nikotin die intrazellulären Bewegungen sind ähnlich wie in den Nervenzellen lebender Mäuse. Darüber hinaus sind die Entwicklung von Biosensoren für andere Drogen, wie Opioide und Antidepressiva, zu beobachten, wie diese verbindungen interagieren innerhalb und außerhalb der Zellen.

Das Papier mit dem Titel „Bestimmung der Pharmakokinetik von Nikotin-Drogen im Endoplasmatischen Retikulum Mit Hilfe von Biosensoren.“ Erster Co-Autoren sind Amol Shivange, früher ein Caltech-Postdoc-Stipendiat und jetzt bei Novozymes in Bangalore; Philip Borden des Janelia; und Caltech graduate student Anand Muthusamy. Neben Lester, andere Autoren sind Caltech Postdoc-Wissenschaftler Aaron Nichols, Kallol Bera, Matthew Mulcahy, und Saidhbhe O ‚ Riordan; Huan Bao und Edwin Chapman von der University of Wisconsin; Ishak Bishara, ehemaliger Praktikant in der Lester-Labor; ehemalige Caltech Bachelor-Janice Jeon (BS ’18); Bruce Cohen, senior scientist in der Lester-Labor; Charlene Kim, research technician assistant in der Lester-Labor; Dennis Dougherty, der George Grant Hoag Professor der Chemie am Caltech und Direktor des Beckman Institute; Jonathan Marvin von Janelia; und Loren Looger des Janelia. Gefördert durch die Nationalen Institute der Gesundheit, des Kalifornien-Tabak-Related Disease Research Programm, das California Institute für Regenerative Medizin, das Gehirn & Behavior Research Foundation, HHMI, Della Martin Stiftung, Louis und Janet Fletcher, und Caltech Summer Undergraduate Research Fellowship Spender.

Mess-stress um die Zellen herum: die Befunde bieten Hinweise darauf, wie Zellen, die gemeinsam handeln, zu gestalten Gewebe und Organe

Gewebe und Organe im menschlichen Körper sind geformt durch die Kräfte erzeugt durch Zellen, die die push-und pull -, zu „Formen“, biologische Strukturen. Dank einem neuen tool entwickelt an der McGill University werden Wissenschaftler nun in der Lage sein, zu beobachten, und ordnen diese Kräfte.

Christopher Moraes, ein assistant professor an der McGill Department of Chemical Engineering, und Kollegen entwickelten sphärischen Frühling-wie sensoren, die das verzerren, unter mechanischer Belastung innerhalb von drei-dimensionalen Gewebe im Labor. Die sensoren sind in der Nähe, um die Größe der einzelnen Zellen, aus denen sich die Gewebe. Mit Hilfe von bildgebenden Verfahren und computergestützten Methoden, die Forscher waren in der Lage zu berechnen Zell-generierten Kräfte, die Ursache der deformation der Kugeln.

Als erste Anwendung die „Microspherical Stress Lehren“ wurden Sie zur Untersuchung von Zellen, die aggregate bilden gemeinsam eine 3D-Zellkultur. Prof. Moraes‘ team beobachtet die spontane Bildung einer tensional ‚Haut‘ um diese Masse von Zellen, die halten das Gewebe intakt und unter mechanischer Kompression. Die Ergebnisse wurden kürzlich berichteten in Nature Communications.

„Intuitiv, macht es Sinn, dass einige Kräfte müssen handeln, um die kompakte Sphäroide: eine änderung in Form erfordert eine Kraft, die das möglich machen. Allerdings, zu realisieren, dass relativ kleine Spannung, in die „Haut“, ausreichend sind, um balance zu große Druckkräfte in das Gewebe war ziemlich überrascht und gezeigt, wie die koordinierte Aktivität von relativ schwachen Zellen geben Anlass zu großen Auswirkungen“, sagt Prof. Moraes, der auch der Kanada-Forschungs-Stuhl in Advanced Cellular Mikroumgebungen.

Lage zu visualisieren Kräfte in biologischen Kulturen bietet einen Einblick in die komplexe Wechselwirkung zwischen Zellen und Umwelt mechanik, fügt er hinzu.

„Die Fähigkeit zu Messen, lokalisierte Kräfte innerhalb der vielzelligen Geweben ist wichtig, zu verstehen, Entwicklungsprozesse und können einen praktischen nutzen bei der Entwicklung neuartiger tissue-engineering-Strategien,“ Moraes hinzu.

Diese Arbeit wurde finanziert von der Kanadischen Krebs-Gesellschaft, die Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada und die National Institutes of Health.

Weißen Blutkörperchen zu Allergien können auch genutzt werden, Krebszellen zu vernichten: die Eosinophilen Zellen des Immunsystems sind in der Lage das töten von Darmkrebs-Zellen, die Forscher sagen

Ein neues Tel Aviv University-Studie findet, dass der eosinophilen-weiße Blutkörperchen, die gespielt haben kann eine evolutionäre Rolle bei der Bekämpfung von Parasiten, aber die sind heute verantwortlich für chronisches asthma und moderne Allergien-kann verwendet werden, zu beseitigen, bösartige Dickdarm-Krebs-Zellen.

Die Forschung wurde von Prof. Ariel Munitz von der Abteilung für Mikrobiologie und Klinische Immunologie an TAU ’s Sackler School of Medicine durchgeführt und von TAU Doktorand Hadar Reichman von Prof. Munitz‘ s TAU-Labor, in Zusammenarbeit mit Kollegen in Tel Aviv Medical Center Gastroenterologie-Abteilung. Es wurde veröffentlicht in der Krebs-Immunologie-Forschung am Januar 21.

„Eosinophile sind weiße Blutkörperchen, die absondern, machtvoll, destruktiv-Proteine“, sagt Prof. Munitz sagt. „Sie gespielt haben kann eine evolutionäre Rolle in der Bekämpfung von Parasiten. Aber jetzt, dass die meisten Menschen, besonders im Westen, genießen Sie eine gute Hygienepraxis und die paar Parasiten, die eosinophilen haben destruktive Agenten, Allergien und asthma.

„Unsere neue Forschung vermutet, dass da eosinophilen in der Lage sind, das töten von Parasiten und können zu Schäden in der Lunge von asthma-Patienten, könnten Sie eine Rolle spielen in der Behandlung von Krebs und in der Lage wäre, um die Krebszellen abzutöten.“

Die größte eosinophilen-Stausee befindet sich im Verdauungstrakt, so dass die Forscher zunächst beschlossen, testen Ihre Theorien an Darmkrebs. In der ersten Phase der Forschung, die Sie auswählen, Proben aus Tumoren von 275 Patienten zu bestimmen, die Anzahl der eosinophilen im tumor im Vergleich mit dem Stadium und der schwere der Erkrankung.

„Wir fanden, dass je höher die Anzahl der eosinophilen Granulozyten im tumor, die weniger schwere Krankheit, die einen klaren Zusammenhang“, sagt Prof. Munitz. „Wir haben festgestellt, dass der Krebs der Umgebung zieht diese Zellen, die die Tumoren infiltrieren und gedeihen dort für eine lange Zeit.“

Die Forscher anschließend testeten Ihre Hypothesen in verschiedenen Maus-Modellen von Darmkrebs. Sie entdeckten, dass die eosinophilen angezeigt potente anti-tumor-Aktivitäten und konnte direkt Tumorzellen töten.

„Wir fanden auch, dass, wenn die eosinophilen wurden aktiviert ein protein namens Interferon-gamma, Sie induzierte eine noch größere tumor-killing-Reaktion“, sagt Prof. Munitz. „Nach verschiedenen umfangreichen Analysen kamen wir zu dem Schluss, dass die eosinophilen haben einzigartige und verschiedene Aktivitäten im Vergleich mit anderen Zellen in den tumor. Zum Beispiel, eosinophile töten können Tumoren unabhängig von bekannten tumor-Bekämpfung von zytotoxischen T-Zellen.“

Die Tatsache, dass die eosinophilen stellen eine deutliche Waffe im Kampf gegen Tumorzellen eröffnen neue Wege für die Behandlung von Krebs, entweder durch die Förderung der eosinophilen zu entfesseln Ihre robuste anti-tumor-Reaktion, oder durch die Kombination von Behandlungen zu nutzen, potente Kräfte beider eosinophilen und zytotoxischen T-Zellen.

„Wir haben entdeckt, ein neues target für die Immuntherapie bei Krebs-Patienten — die eosinophilen“, folgert Prof. Munitz. „Wir hoffen, dass unsere Forschung als Grundlage dienen für die Entwicklung von Medikamenten in eine Reihe von unterschiedlichen Ansätzen.“

Die Studie wurde unterstützt von der Israel Cancer Research Foundation, die Israel Cancer Association und der Israel Science Foundation.

‚Trainingshalle‘ für Labor-gewachsenen Zellen des Herzens: Engineering-Forscher entwerfen neue Plattform

Herz-Muskel-Zellen brauchen Bewegung—auch wenn Sie wachsen außerhalb des menschlichen Körpers. Ein neues Gerät von U von T-Engineering-Forscher verwendet eine strenge Ausbildung-Regime, wachsen kleine Mengen der kardialen Gewebe-und Messen, wie stark es schlägt. Die Plattform ist ideal für die Prüfung der Auswirkungen von potenziellen Medikamenten-Moleküle, und könnte dazu beitragen, die personalisierte Medizin näher an der Realität.

„Viele potenzielle neue Medikamente scheitern, weil der Toxizität Probleme und kardiale Toxizität ist eine große Herausforderung“, sagt Professor Milica Radisic, wer führte die Forschung. „Können Sie testen, potentielle Medikamente, die auf Herz-Zellen, gezüchtet in einer Petrischale, aber diese Zellen müssen nicht gleich Aussehen, wie die Zellen in einem echten Herz, und man kann nicht viel Informationen über Ihre aktuellen Herz-Kreislauf-Funktion.“

Radisic und Ihre Mitarbeiter Geräte bauen, die es ermöglichen, Labor-gewachsenen Zellen und Gewebe zu entwickeln, die in 3-D-Formen, die mehr eng ähneln denen in den menschlichen Körper. Vor fünf Jahren gründeten Sie die Biowire, eine Plattform, in der die Zellen des Herzens wachsen, um eine seidennaht. Durch pulsierenden Strom durch die Zellen, das Gerät bewirkt, dass Sie sich zu verlängern und sich mehr wie Erwachsene menschliche Herzzellen.

Ihre jüngste Papier, veröffentlicht heute in der Zelle, beschreibt eine neue Plattform, genannt Biowire II. Es enthält zwei Drähte aus elastischen Polymeren und positioniert drei Millimeter voneinander entfernt sind, mit Herz-Zellen bilden eine kleine band von Gewebe zwischen Ihnen. Jedes mal, wenn die Zellen Vertrages, Sie biegen Sie die Drähte. Durch die Messung der Höhe der Durchbiegung der Drähte, können die Forscher bestimmen, die Kraft der Kontraktion.

„Der Vorteil dieses Systems ist, dass es sagt uns, wie eine Droge, Molekül, so beeinflussen die Herzleistung, die durch die Prüfung Kräften der Kontraktion und andere wichtige funktionelle readouts“, sagt Yimu Zhao, ein Ph. D.-Kandidat in Radisic Labor und der führende Autor auf dem Papier. „Tut es schwächt das Herz, oder machen es stärker? Es wird helfen, neue Medikamente zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, aber auch zu beseitigen, Drogen für andere Bedingungen, die nachteilige Auswirkungen auf das Herz.“

Wie bei der original-Biowire, elektrische Impulse werden verwendet, um zu simulieren, trainieren und „trainieren“ die Zellen des Herzens. Zhao sagt, das team hat sich verfeinert den Trainingsplan zu erstellen Gewebe, das noch mehr Leben-wie als das, was möglich war mit dem alten Gerät, die alle in nur sechs Wochen.

„Wir haben sowohl atriale und ventrikuläre Herz-Gewebe, und wir können sogar wachsen eine heteropolar Gewebe, mit beiden atrialen und ventrikulären endet“, sagt Zhao. „Einige Medikamente haben eine selektive Aktion auf eine oder die andere. Mit diesem system können wir erkennen, diese effizienter zu gestalten.“

Zhao sagt, dass einer der beeindruckendsten tests des Systems kam, wenn das Gerät ausgesät wurde, mit sechs verschiedenen Zelllinien. Drei kamen von Patienten mit einer Erkrankung namens linksventrikulären Hypertrophie, während die anderen drei kamen von Patienten ohne die Bedingung.

„Es war eine blind-Studie, niemand in unserem Labor wusste, dass die Zelllinie wurde“, sagt Zhao. „Aber wie Sie wuchs im Gerät, konnten wir eindeutig erkennen, das Gewebe von Patienten mit der Erkrankung durch den Verlust der Kontraktilität, das ist eines der Kennzeichen der Krankheit. Wenn wir bestätigten sich die Ergebnisse mit unseren Mitarbeitern, Sie waren so überrascht—wir haben es genau richtig.“

Die Fähigkeit, genau zu replizieren die Herz-Zustand des Patienten öffnet die Tür zu neuen Anwendungen in der personalisierten Medizin. Neben der Auseinandersetzung mit dem Fortschreiten der Krankheit bei einem bestimmten Patienten, die Modell-Herz können auch verwendet werden, auf dem Bildschirm mehrere mögliche Behandlungen gleichzeitig, Verengung auf diejenigen, die am ehesten für das Individuum.

Es wird mehr Forschung benötigt, bevor die Plattform kann auf diese Weise verwendet werden, aber Biowire II ist bereits zu finden kommerzielle Anwendung durch TARA Biosystems, ein Spin-Off-co-gegründet von Radisic. Nutzt das Unternehmen sein Labor-grown Gewebe Herz, um die Durchführung der kardialen drug-testing-Studien für pharmazeutische Unternehmen.

„Wir arbeiteten eng mit Ihnen zusammen, auf diese Studie“, sagt Zhao. „Sie sind bereits mit einer modifizierten version unseres Protokolls.“ Sie fügt hinzu, dass die Einfachheit des Systems macht es einfacher für die Unternehmen wie TARA, scale-up der Technologie und erhöhen Sie die Anzahl der tests, die Sie durchführen können, gleichzeitig.

Letztlich, Labor-grown Gewebe, vielleicht eines Tages implantiert werden wieder in Menschen Reparatur beschädigter Organe. Radisic und Ihr team verfolgen die verschiedenen Technologien zur Bewältigung dieser Herausforderung, aber Sie sagt, dass die Tatsache, dass Biowire II ist bereits Auswirkungen ist sehr erfreulich.

Alte Zellen, die Reparatur von Schäden im Gehirn von MS-Patienten

Eine neue Studie zeigt, dass es eine sehr begrenzte regeneration von Zellen im Gehirn von Patienten mit multipler Sklerose (MS). Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Behandlung von MS in einem frühen Stadium der Krankheit, wenn die betroffenen Zellen können den Schaden reparieren, den Sie nicht durch neue ersetzt. Die Ergebnisse sind veröffentlicht in der Zeitschrift Natur von Forschern des Karolinska Institutet und der Universität von Uppsala in Schweden.

Nervenzellen im Gehirn kommunizieren miteinander durch Nervenfasern bilden komplexe Netzwerke. Viele werden Nervenfasern isoliert durch eine Hülle aus myelin, die dazu beiträgt, die high-speed-übertragung von Nervenimpulsen. Myelin bildet sich nicht von den Nervenzellen, sondern durch eine andere Art von Zellen, die sogenannten oligodendrozyten.

MS ist eine Krankheit, die durch das körpereigene Immunsystem Angriff auf das myelin und die oligodendrozyten. Dies führt zu einer verschlechterten übertragung von Signalen in den Nerven-Fasern und veranlassen nervenzelltod, eine Kombination, die Ursachen neurologischer Störungen und in schweren Fällen kann der Tod des Patienten.

Der Krankheitsverlauf bei MS in der Regel schwankt zwischen Perioden der Verschlechterung und Phasen der remission. Studien in Mäusen haben gezeigt, dass beschädigte myelin kann reformiert werden, und dass dies erfordert eine neue generation von oligodendrozyten, die myelin. Es wurde davon ausgegangen, dass Zeiten der remission bei MS-Patienten verursacht werden, durch neu gebildeten oligodendrozyten ersetzen das verlorene myelin.

Aber in dieser Studie, die eine Forschergruppe konnte zeigen, dass es keine regeneration von oligodendrozyten in MS-Patienten in Bereichen, in denen das myelin scheint reformiert worden. Vielmehr scheint es, als ob alte oligodendrozyten, die überlebt haben, den Angriff der Immunabwehr sind in der Lage, neuen myelin.

„Wir waren sehr überrascht, dass die Menschen erwiesen sich als so Verschieden von den Tieren, die untersucht wurden. Bei Menschen, es gibt sehr begrenzte regeneration von oligodendrozyten, aber Sie scheinen zu haben eine größere Fähigkeit zu tragen zu reparieren“, sagt Jonas Frisén, Professor an der Abteilung für Zell-und Molekularbiologie an der Karolinska Institutet, wer führte die Studie.

Diese neuen Erkenntnisse zeigen die Bedeutung der Behandlung von MS-aggressiv in einem frühen Stadium der Krankheit, um zu verhindern, dass der Verlust von oligodendrozyten.

„Da nur wenige oligodendrozyten gebildet werden, ist es wichtig, speichern Sie die, die Sie haben, wie Sie können eine Reparatur der Schäden, die durch die Krankheit verursacht,“ sagt Jonas Frisén.

Zur Bestimmung des Alters der oligodendrozyten in der MS-Patienten, die Forscher Messen die Menge des Isotops Kohlenstoff-14 aus der nuklearen Detonationen während des kalten Krieges, die gespeichert wurde, in die Zellen Genom, also die DNA. Seit den Detonationen hörte, hat es eine allmähliche Abnahme der Kohlenstoff-14, das als eine Art von Datum markieren, wenn die Zellen gebildet wurden. Diese Methode der Bestimmung des Alters einer Zelle wurde entwickelt von Jonas Frisén-team in den frühen 2000er Jahren.

Anderen Arbeit ist gleichzeitig veröffentlicht in der Natur, von Associate Professor Gonçalo Castelo-Branco – Gruppe auch bei Karolinska Institutet, Ankunft in überlappenden Schlussfolgerungen, mit einer anderen Methodik,

Die Studie wurde finanziert durch den schwedischen Forschungsrat, die Schwedische Krebs-Gesellschaft, die Tobias-Stiftung die Strategische Research Foundation (SSF), der Knut und Alice Wallenberg Foundation, der European Research Council (ERC) und der Torsten Söderberg-Stiftung.

Neue Hoffnung für Stammzell-Ansatz zur Behandlung von diabetes: Insulin-produzierenden Zellen stärker schwankenden Blutzuckerspiegel

Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung effektiver Therapien für diabetes-sind Stammzellen zuwenden. Solche Zellen verwandelt werden können, in die Zellen, die insulin produzieren, das Hormon, das steuert der Blutzuckerspiegel.

Aber es gibt eine große Herausforderung: die Menge des Insulins produziert von diesen Zellen, die schwer zu kontrollieren ist.

Nun, durch anpassen der Rezeptur für den Versuch, die menschliche Stammzellen in insulin-sezernierenden beta-Zellen, ein team von Forschern an der Washington University School of Medicine in St. Louis hat gezeigt, dass die resultierenden Zellen sind stärker schwankende Glukosespiegel im Blut.

Wenn Sie transplantiert werden, die beta-Zellen in Mäusen, die nicht machen konnte insulin, die neuen Zellen begann die Sekretion von insulin innerhalb von ein paar Tagen, und Sie fuhren Fort, um die Kontrolle der Blutzuckerspiegel bei den Tieren, die für Monate.

Die neue Studie ist veröffentlicht Jan. 17 in der Zeitschrift Stem Cell Reports.

„Wir waren in der Lage zu überwinden, eine große Schwäche in der Art, wie diese Zellen, die zuvor entwickelt worden war. Die neuen insulin-produzierenden Zellen reagieren schnell und angemessen, wenn Sie auftreten Glukose“, sagte principal investigator Jeffrey R. Millman, PhD, assistant professor der Medizin und biomedizinische Technik. „Die Zellen Verhalten sich viel mehr wie ein beta-Zellen in Menschen, die keinen diabetes haben.“

Die Forscher glauben nun ist es vielleicht Zeit, um zu bewerten, ob die gleichen Stammzell-Ansatz könnte die insulin produzieren, und effektiv die Kontrolle der Blutzucker bei Menschen.

Millman war ein Teil von einem Forschungsteam an der Harvard-Universität, dass im Jahr 2014, konvertierten Hautzellen in Stammzellen und, im Jahr 2016, hat die gleiche Sache mit Hautzellen von einem Patienten mit diabetes. Jedes mal, werden die Stammzellen wurden dann behandelt mit verschiedenen Wachstumsfaktoren auf Koax Sie in insulin-sezernierenden beta-Zellen. Die beta-Zellen, jedoch nicht so gut funktionieren, wie die Forscher gehofft hatten.

„Bisher sind die beta-Zellen hergestellt wir könnten sezernieren insulin-Reaktion auf Glukose, aber Sie waren mehr wie Hydranten, entweder zu viel insulin oder gar keine“, sagte er. „Die neuen Zellen sind empfindlicher und sezernieren insulin, das besser zu entsprechen, um die Blutzuckerwerte.“

Für diese Studie, Millman s Labor noch wuchs beta-Zellen aus menschlichen Stammzellen, aber Sie machte zahlreiche änderungen an dem „Rezept“ für die Herstellung von insulin-produzierenden beta-Zellen die Behandlung der Zellen mit verschiedenen Faktoren zu verschiedenen Zeiten, wie Sie wuchs und entwickelt, um zu helfen, die Zellen Reifen und wirksamer.

Nachdem dieser Prozess abgeschlossen war, die Forscher transplantierten beta-Zellen in diabetische Mäuse, die mit unterdrückt Immunsystem, so dass Sie würde nicht ablehnen, die menschlichen Zellen. Diese transplantierten Zellen produzierte insulin in Konzentrationen, die effektiv kontrollierten Blutzucker in den Mäusen funktionell zu Kurieren, Ihre diabetes für mehrere Monate, die für die meisten der Mäuse in der Studie, war über die Länge Ihres Lebens.

Labor-Forscher eher als ein Arzt, Millman sagte, er kann nicht Vorhersagen, Wann genau solche Zellen, die bereit für Studien am Menschen ist aber der Meinung, es gibt mindestens zwei Möglichkeiten, die Stammzellen gewonnenen beta-Zellen getestet werden konnte bei menschlichen Patienten.

„Die erste wäre zum einkapseln der Zellen in etwas wie ein gel — mit Poren, die klein genug sind, um zu verhindern, dass Immunzellen aus immer in, aber groß genug, um insulin zu bekommen,“ sagte er. „Eine weitere Idee wäre die Verwendung von gen-editing-tools verändern die Gene der beta-Zellen in einer Weise, die erlauben würde, Sie zu „verstecken“ vor dem Immunsystem nach der implantation.“

Millman, sagte, dass, wenn Stammzellen gewonnenen beta-Zellen sind nachweislich sicher und wirksam für Menschen mit diabetes, seine Methode der Herstellung der Zellen schnell könnten hochgefahren werden, um im industriellen Maßstab. In seinem Labor allein, sein team ist in der Lage zu wachsen und entwickeln mehr als eine Milliarde beta-Zellen in nur ein paar Wochen.

Eine neue Möglichkeit zur übertragung von Energie zwischen den Zellen

Forscher vom katalanischen Institut für Bioengineering (Instituto de Bioingenieríeine de Cataluña) und der Sevilla-Chemische Forschungsinstitut (Instituto de Investigaciones Químicas de Sevilla) beschrieben eine neue Methode für die übertragung von Elektronen zwischen Proteinen, widerlegt die Erkenntnisse aus den Experimenten bis jetzt. Dieser Prozess, beteiligt an der Energiegewinnung in tierischen und pflanzlichen Zellen, ermöglichen ein besseres Verständnis des Verhaltens von Proteinen in die Zellen, sowie das geben ein tieferes Verständnis des Energie-Funktionsstörungen, die Krankheiten verursachen.

Die Produktion von Energie in lebenden Zellen ist von grundlegender Bedeutung für die richtige Stoffwechselfunktion. Aus diesem Grund spezialisierte Organellen vorhanden sind, die als Chloroplasten in pflanzlichen Zellen und Mitochondrien, die in tierischen Zellen. In diesen Pflanzen verwandeln die Energie der Sonne in nutzbare Chemische Energie-in einem Prozess, der als Photosynthese — und Tiere der Verbrennung der Nahrung mit dem Sauerstoff aus der Luft nutzen die freigesetzte Energie während der Atmung.

Beide Verfahren beinhalten die übertragung von Elektronen zwischen speziellen Proteinen. Dafür ist es notwendig, den physischen Kontakt zwischen Ihnen und die damit verbundene Bildung einer transitorischen Zwischenzustand zu schaffen, die die route der übertragung. Seit Jahren war dies das zentrale dogma in der Studie von metabolischer Energie in der Biologie, bis die Ergebnisse eines gemeinsamen Projektes mit Forschern von der katalanischen Institut für Bioengineering, geführt durch den Lehrer Pau Gorostiza, und die Sevilla-Chemical Research Institute, geleitet von Irene Díaz Moreno und Miguel Ángel de la Rosa. Dieses Projekt hat es geschafft zu zeigen, dass Proteine, die in wässriger Lösung kann die übertragung Elektronen, die große Entfernungen ohne die Notwendigkeit für den direkten Kontakt zwischen Ihnen, das widerspricht den experimentellen Beweis zur Verfügung, bis jetzt.

Die Feststellung, veröffentlicht in der Beurteilung der Natur der Kommunikation, macht es möglich zu erklären, nicht nur die hohe Geschwindigkeit der übertragung von Elektronen, sondern auch die hohen Quoten der Ersatz-und Leistungsfähigkeit bestehen zwischen Proteinen in Chloroplasten und Mitochondrien. Die Entdeckung erlaubt es auch, für ein tieferes Verständnis der Mechanismen, die die Produktion von Energie in der Biologie und, als Folge, in die molekularen Grundlagen der Energie-Funktionsstörungen, die Krankheiten verursachen.

Neues Licht auf die Blockierung Shiga und Toxine ricin — Und auf eine Ikone biologischen Prozess: CRISPR genomische Bildschirm zeigt neu erkannten Proteine, die Toxine müssen die Zellen eindringen

Min Dong, PhD, und sein Labor sind Experten in Gifte und wie man Sie bekämpfen. Sie haben herausgefunden, wie Clostridium difficile’s stärkste toxin dringt in die Zellen ein und konzentrierte sich auf die erste neue botulinum toxin identifiziert seit 1969. Nun, die Einstellung Ihrer Sehenswürdigkeiten auf Shiga und Toxine ricin, Sie haben nicht nur identifiziert potenzielle neue Linien der Verteidigung, aber auch neues Licht auf einen grundlegenden Teil Zellbiologie: Glykosylierung.

Die Studie, vor kurzem veröffentlicht in PLOS Biology, verwendet CRISPR/Cas9 Technologie zu erforschen, welche Faktoren in den Zellen sind notwendig für die Giftstoffe zu bekommen. Shiga-toxin, eine weit verbreitete Ursache von Lebensmittelvergiftungen, ist produziert von Shigella dysenteriae und einige E. coli – Stämme, wie O157:H7, die gelegentlich dazu führen, dass hämolytisch-urämisches Syndrom, eine schwere Nierenerkrankung, bei Kindern. Ricin ist eine pflanze toxin als bioterroristische.

Was tun Gifte müssen in einem Zell-rezeptor?

Shiga und Toxine ricin haben einen ähnlichen Wirkmechanismus einmal in unseren Geweben, die Zellen, mit der Fähigkeit, Proteine zu bilden. Zu bekommen, obwohl, verlassen Sie sich auf die verschiedenen Eingabe-Portale: Shiga-Toxine, eine Art von glykolipid (ein Fettsäure-Molekül mit einer angehängten Zucker) genannt, Gb3 als Ihr rezeptor, während ricins verwenden eine Vielzahl von Glykane (Zucker-Moleküle).

Aber darüber hinaus wenig bekannt war. Dong und ersten Autor Songhai Tian, PhD, Forscher in Boston Children ‚ s Hospital, Department of Urology, gehofft, um das Bild zu vervollständigen.

Das Forscherteam begann mit Shiga-Toxinen. Sie verwendet CRISPR/Cas9 Durchführung einer genomweiten screen. Der Bildschirm brachte systematisch löschen Gene eins zu eins in eine Zelle, Zeile, um zu sehen, ob der Verlust eines von Ihnen verhindert die Giftstoffe aus der Eingabe.

„Das war nicht früher möglich, weil der rezeptor für das toxin nicht gefunden in den meisten Zelltypen“, sagt Dong. „Songhai abgeschirmt viele verschiedene Zell-Linien ohne viel Erfolg, bis er Sprach mit unserem Nachbarn, Dr. Rosalyn Adam in der Abteilung der Urologie, der zufällig auch ein paar Blase-Krebs-Zell-Linien. Einer dieser entpuppt sich super empfindlich auf Shiga-Toxine, weil es ein hohes Maß an Gb3. Suche ein gutes cell-Modell war der erste Durchbruch in das Projekt.“

Der zweite Bildschirm, in leicht verfügbar HeLa-Zelllinien, sah für die Zell-Faktoren, die notwendig für ricin Toxizität.

„Die screen-Ansatz war sehr stark“, sagt Tian. „Es werden fast alle bekannten Risikofaktoren für beide Toxine, sowie einige neue Faktoren.“

Neue leads auf die Blockierung der Toxizität

Wenn Sie das team verglich die Ergebnisse der Shiga-und ricin-Bildschirme, Sie fanden zwei Faktoren, die beide toxin-Klassen erfordern, um in die Zellen einzudringen: die transmembranen Proteine TMEM165 und TM9SF2. Beide finden sich in der Zelle Golgi-Apparat, dessen Aufgabe es ist, zu ändern, und ein Paket von großen Molekülen aus der Zelle. Wenn entweder gelöscht wurde, werden die Zellen produziert reduzierte Mengen von einer Gruppe von Fett-Molekülen, den sogenannten glykosphingolipide, einschließlich Gb3.

TMEM165 und TM9SF2 sind zu allgemein in Ihrer Funktion dienen Sie als sichere Ziele versuchen, zu blockieren, die mit Drogen, aber Sie könnte den Weg weisen für andere inhibitorische Moleküle, die gezielt angesprochen werden können.

Ein drittes protein, LATMP4a, bietet mehr direkte Versprechen. Es ist insbesondere erforderlich für die Zellen zu machen, Gb3, den rezeptor verwendet, die von Shiga-toxin. „Dieses protein wurde nicht bekannt vor, und wir denken, es wäre eine sehr gute therapeutische Ziel für Shiga-Toxizität“, sagt Dong.

Aktualisierung der lehrbuch-Kapitel über die Glykosylierung

Dong ist begeistert, was das Werk uns zu sagen hat über die Glykosylierung — die Befestigung von Zucker, um große Moleküle wie Proteine und Lipide. Dieser grundlegende biologische Prozess ermöglicht es unseren Zellen zu schaffen, viel mehr unterschiedliche Moleküle mit vielfältigen Funktionen, über und jenseits von dem, was in unseren Genen verschlüsselt, und hat auch eine Rolle in der Krankheit.

„Wir verwendeten Toxine als eine Sonde zu verstehen, eine Schlüssel zellulären Prozess,“ Dong erarbeitet. „Die beiden neuen Golgi-Proteine identifiziert, die in unsere Bildschirme, TMEM165 und TM9SF2, wie die Regulierung der gesamten Umwelt in den Golgi-Apparat. Wir versuchen nun zu verstehen, was Sie sind Regulierung speziell.“

Dies ist nicht das erste mal, wenn man von Dong Giftstoff Untersuchungen hat sich bis etwas unerwartetes: die Arbeit auf C. difficile’s toxin B hat ergeben, eine potenzielle anti-Krebs-Strategie.