Nincs szükségük varázspálcára azoknak a tudósoknak, akik egy új módszerrel bármilyen sejtet átalakíthatnak egy másikká


A tündérmesékben mindössze annyit kell tenni egy béka herceggé való változtatásához, hogy egy hercegnő suhint egyet a varázspálcájával. Ám a való világban egy élőlény másikká történő átalakítása nem éppen könnyű dolog. Csupán az elmúlt években fedezték fel a tudósok, hogyan lehet ezt megtenni apró, egyedi élő sejtekkel.
A csapat, amely rájött erre, megnyerte a Nobel-díjat annak a felfedezéséért, hogyan kell egy közönséges emberi bőrsejtet átalakítani őssejttel azonos típusú sejtté, amely embriókban található meg. Fáradságos erőfeszítéssel ezek a sejtek kifejlődhetnek, és a testben másfajta sejtekké alakulhatnak.
Az elmúlt évtizedben ez az időigényes átalakítási technika megnyitotta az ajtót számos betegséggel kapcsolatos felfedezés előtt, kezdve a születési rendellenességektől a rákig.
De mi lenne akkor, ha a tudósok kihagyhatnának egy lépést, és a bőrsejtből egyből bármilyen más sejtet tudnának létrehozni?
Az amerikai Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában megjelent új tanulmány egy olyan módszert mutat be, amellyel ez lehetséges, és elkerülhetők a másik technikában alkalmazott köztes lépések, amelyek pluripotens őssejtek termelését indukálják.
(1)
A tanulmányban bemutatják annak a módját, hogy a DNS aktivitásról rendelkezésre álló bőséges adatokat hogyan lehetséges kihasználni annak érdekében, hogy közvetlenül újraprogramozhatók legyenek a sejtek. A képlet egy tervet nyújt az optimális tényezők kombinációjának meghatározására, és hogy mikor kell őket hozzáadni, hogy véghezvigyék az újraprogramozást. Ezt a képletet használva a tanulmány szerzői képesek voltak következtetni azokra a tényezőkre, amelyeket a Nobel-díjas csapat felfedezett, egy olyan folyamatot, amely sok éves kísérletezést és hibát követelt.
A Michigani Egyetem kutatói által kifejlesztett koncepció a Maryland Egyetem és a Harvard Egyetem munkatársaival együtt a genomszerkezetre és a génkifejeződésre vonatkozó biológiai információkat kombinálja a matematikai adatokkal egy adatvezérelt megközelítés alkalmazásával.
Bár a tanulmány egy algoritmust ír le a sejtek transzformálására - és sikeresen megjósolja az olyan tényezőket, amelyek már ismertek a sejtek újraprogramozás esetében - nem vizgsálja közvetlenül a képletet a laboratóriumban.
A szerzők azt tervezik, hogy tovább vizsgálják a módszerüket, és remélik, hogy a tudósok Michiganben és a világ minden táján kipróbálják.
Ha sikert érnek el, azt jósolják, hogy olyan alkalmazásokra is lehetőséget ad, mint például a beteg vagy elveszett szövetek regenerálása, valamint a rák elleni küzdelem.

"Testünk sejtjei természetes módon specializálódnak," - mondja Dr. Indika Rajapakse, a Michigani Egyetem bioinformatika és matematika kutatója, az új tanulmány vezető szerzője. "Amit mi javasolunk, egy huszárvágást jelent, hogy segítsünk bármely sejt számára, hogy egy célzott sejttípussá alakuljon."
Rajapakse megjegyzi, hogy a közvetlen átprogramozás ötlete nem új. Az 1980-as évek végén a néhai tudós Harold Weintraub által vezetett csapat képes volt közvetlenül bőrsejteket izomsejtekké alakítani azáltal, hogy a sejteket olyan molekulákban fürdették meg, amelyek arra ösztönöztek bizonyos géneket a sejtek DNS-ében, hogy "olvassák" azt.
Az új modell ezen ötletre épül, egyben kihasználja ezen molekulák erejét, amit transzkripciós faktoroknak vagy TF-eknek neveznek.
Ám ahelyett, hogy egyetlen TF-ben fürdetnék az egész sejtkultúrát, a tudósok arra törekednek, hogy a sejteket specifikus TF-ekkel célozzák meg életciklusuk kritikus időszakaiban. Az új tanulmány kutatói egy matematikai kontroll modellt mutatnak be, amely az összes olyan információt felhasználja, amelyet a sejtek molekuláris szintjén már meg lehet ismerni, és kombinálja azt a TF-ek befecskendezésének időzítésével és sorrendjével, hogy megkapja a kívánt sejttípust.
"Az RNS és a transzkripciós faktor aktivitásáról, valamint a kromoszóma-konfiguráció Hi-C adataiból olyan sok információ áll rendelkezésre, amely megmondja nekünk, hogy milyen gyakran kerül két kromatin (a kromoszóma anyaga) közel egymáshoz, és úgy gondoljuk, hogy el lehet jutni a sejt kezdeti konfigurációjából a kívánt konfigurációba," - mondja Rajapakse.
A Hi-C technika lehetővé teszi a tudósok számára, hogy nyomon kövessék a kromatin nevű DNS/fehérje komplex részeit és kapcsolatát. Tehát még akkor is, ha két gén messze elkülönül egymástól a hosszú DNS-szálon, szoros kapcsolatban állhatnak egymással, ha azok egymás mellé húzódnak. Ha az egyik ilyen gén "olvasni" kezd, olyan transzkripciós faktort hozhat létre, amely elindítja a másik gén "olvasását" és egy bizonyos fehérje termelését, amely kulcsfontosságú szerepet játszik a sejt transzformálásában.
Hatalmas az az adatmennyiség, amely csak egyfajta sejtben elemezné ezeket a "topológiailag társuló doméneket". De a modern bioinformatikai technikák könnyebbé teszik ezt minden értelemben.
"Ez az algoritmus olyan tervet nyújt, amely fontos következményekkel jár a rák szempontjából, mivel úgy véljük, hogy a rákos őssejtek a normál őssejtekből hasonló újraprogramozási utakon keresztül jelennek meg," - mondja Max Wicha, a tanulmány társszerzője. "Ez a munka fontos hatással van a regeneratív gyógyításra és a szöveti sebészetre is, hiszen egy tervet nyújt a kívánt sejttípus létrehozására. Egyben a matematika és a biológia kombinációjának szépséget is megmutatja a természet rejtelmeinek felfedésében."

(1) - http://www.pnas.org/content/early/2017/10/23/1712350114
(2) - https://phys.org/news/2017-10-magic-wand-required-scientists-cell.html

Hozzászólások

Megfigyelhető-e a valóság úgy, ahogyan van? A kvantumvilág ellentmond annak, amit látunk

Megfigyelhető-e a valóság úgy, ahogyan van? A kvantumvilág ellentmond annak, amit látunk

Új Világtudat - Az Élet Más Szemmel, Evolúció, spiritualitás, tudomány

Tudósok olyan innovatív hidrogén üzemanyagot hoztak létre, ami a világot is megváltoztathatja

Tudósok olyan innovatív hidrogén üzemanyagot hoztak létre, ami a világot is megváltoztathatja

A hidrogén üzemanyagcellák most egy óriási lépést tehetnek előre. Az Indianai Egyetem tudósai bejelentették, hogy sikerült létrehozniuk eg...

3D nyomtatókkal hamarosan rendelésre készíthetnek testrészeket élő sejtekből

3D nyomtatókkal hamarosan rendelésre készíthetnek testrészeket élő sejtekből

Tudósok első alkalommal használnak 3D nyomtatási technológiát élő szövetből álló struktúrák létrehozására. A bioprinter áttörés ígéretes...

A tudósok felfedezték, hogy az ébren lévők képesek telepatikusan befolyásolni az alvó emberek álmait

A tudósok felfedezték, hogy az ébren lévők képesek telepatikusan befolyásolni az alvó emberek álmait

Az álom telepátia azt sugallja, hogy az emberi lények képesek telepatikusan kommunikálni egy másik személlyel, miközben álmodik. Ez nem ...

Hatalmas oxigénforrást fedeztek fel mélyen a Föld felszíne alatt

Hatalmas oxigénforrást fedeztek fel mélyen a Föld felszíne alatt

Miközben az emberiség a világűrt próbálja felfedezni és a Naprendszer bolygóinak kolonizációja felé halad előre, kiderült, hogy még mind...

A modern kutatások eredményei azt mutatják, hogy a szívnek saját tudata van

A modern kutatások eredményei azt mutatják, hogy a szívnek saját tudata van

A "Szívek és elmék" ("Of Hearts and Minds") című filmben a tudományos dokumentumfilmes David Malone az emberi szívet vizsgálja, egymás m...

A műanyagevő baktériumok oldhatják meg a világ szennyezési problémáit

A műanyagevő baktériumok oldhatják meg a világ szennyezési problémáit

Japán tudósok olyasmit fedeztek fel, ami legalább részbeni megoldás lehet a globális környezetszennyezési válságra egy mikroorganizmus f...

Ősi idegenek - A géniusz tényező

Ősi idegenek - A géniusz tényező

A történelem során a világ legnagyobb gondolkodói közül sokan segítették az emberi civilizáció haladását mélyreható meglátásaikkal és r...

Egy új tanulmány felfedi az igazi okát, hogy az okos embereknek miért jobb egyedül

Egy új tanulmány felfedi az igazi okát, hogy az okos embereknek miért jobb egyedül

Ha intelligens vagy, akkor egyedül jobb. Legalábbis ez az, amit a British Journal of Psychology című folyóiratban a közelmúltban megjele...

A titkos űrprogramokban használt életkor regresszióról megerősítették, hogy tudományosan megvalósítható

A titkos űrprogramokban használt életkor regresszióról megerősítették, hogy tudományosan megvalósítható

A genetikai kutatásban közelmúltban elért áttöréseknek köszönhetően annak a három informátornak az állítása, akik azt mondják, hogy éle...

http://ujhazak.com