Cientistas faz crescer 'mini-pulmões' para ajudar estudo da fibrose cística
Data:
19 de março de 2015
Fonte:
Universidade de Cambridge
Resumo:
'Mini-pulmões' foram criadas por investigadores que utilizam derivados de células estaminais a partir de células da pele de pacientes com fibrose cística, e demonstraram que estes podem ser usados para testar novas drogas potenciais para esta doença pulmonar debilitante.
Cientistas da Universidade de Cambridge criaram com sucesso células-tronco usando 'mini-pulmões' derivada de células da pele de pacientes com fibrose cística, e tem demonstrado que estes podem ser usados para testar potenciais novos medicamentos para esta doença pulmonar debilitante.
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A pesquisa faz parte de uma série de estudos que usaram células-tronco - as células mestras do corpo - para crescer "Organóides", clusters 3D de células que imitam o comportamento e função de órgãos específicos dentro do corpo. Outros exemplos recentes foram "mini-cérebros" para estudar a doença de Alzheimer e 'mini-fígados' para modelar doenças do fígado. Cientistas usam a técnica para modelar como ocorrem as doenças e para o rastreio de potenciais fármacos; eles são uma alternativa para o uso de animais em pesquisa.
A fibrose cística é uma condição monogênico - por outras palavras, é causada por uma única mutação genética em pacientes, apesar de em alguns casos a mutação responsável podem diferir entre pacientes. Uma das principais características da fibrose cística é o pulmão ficar sobrecarregado com muco espesso, causando dificuldades de respiração e aumentando a incidência de infecção respiratória. Embora os pacientes têm uma expectativa de vida mais curta do que a média, os avanços no tratamento significa a perspectiva tem melhorado significativamente nos últimos anos.
Pesquisadores do Wellcome Trust-Medical Research Council Cambridge Stem Cell Institute usadas células da pele de pacientes com a forma mais comum de fibrose cística causada por uma mutação no gene CFTR referido como a mutação delta-F508. Cerca de três em cada quatro pacientes com fibrose cística no Reino Unido têm essa mutação particular. Em seguida, as células da pele reprogramado para um estado pluripotente induzida, o estado no qual as células podem desenvolver em qualquer tipo de célula no interior do corpo.
Utilizando estas células - conhecidas como células estaminais pluripotentes induzidas ou células iPS - os investigadores foram capazes de recriar o desenvolvimento do pulmão embrionário no laboratório através da activação de um processo conhecido como a gastrulação, em que as células formam camadas distintas, incluindo a endoderme e, em seguida, o intestino anterior, a partir do qual o pulmão 'cresce', e, em seguida, empurrado ainda mais essas células para desenvolver no tecido das vias respiratórias distais. A via aérea é a parte distal do pulmão responsável pela troca de gás e é frequentemente implicado na doença, tais como a fibrose cística, algumas formas de cancro do pulmão e enfisema.
Os resultados do estudo estão publicados nas células e Desenvolvimento revista Stem.
"Em certo sentido, o que nós criamos são" mini-pulmões ', "explica o Dr. Nick Hannan, que liderou o estudo. "Enquanto eles representam apenas a parte distal do tecido pulmonar, eles são cultivados a partir de células humanas e por isso pode ser mais confiável do que utilizando modelos animais tradicionais, tais como ratos Podemos usá-los para saber mais sobre os principais aspectos de doenças graves -. Em nosso caso, a fibrose cística. "
A mutação genética de delta-F508 faz com que a proteína CFTR encontrada no tecido das vias aéreas distais ao misfold e mau funcionamento, o que significa que não é apropriadamente expressa na superfície da célula, onde a sua finalidade é facilitar o movimento de cloreto de dentro e para fora das células. Isto por sua vez reduz o movimento da água para o interior do pulmão; como consequência, o muco espesso torna-se em particular e propenso a infecção bacteriana, que ao longo do tempo conduz à formação de cicatrizes - o "fibrose" em nome da doença.
Usando um corante fluorescente que é sensível à presença de cloreto, os pesquisadores foram capazes de ver se os "mini-pulmões 'estavam funcionando corretamente. Se fossem, eles iriam permitir a passagem do cloreto e, portanto, muda de fluorescência; células anormais de pacientes com fibrose cística não permitiria tal passagem e a fluorescência não mudaria. Esta técnica permitiu que os investigadores mostram que os "mini-pulmões 'poderia ser utilizado, em princípio, para testar novas drogas potenciais: quando uma pequena molécula actualmente objecto de ensaios clínicos foi adicionado à fibrose quística' mini pulmões ', a fluorescência alteradas - - um sinal de que as células foram agora a funcionar quando em comparação com as mesmas células que não foram tratados com a molécula pequena.
"Estamos confiantes este processo poderia ser ampliado para permitir-nos para a tela dezenas de milhares de compostos e desenvolver mini-pulmões com outras doenças, como câncer de pulmão e fibrose pulmonar idiopática", acrescenta o Dr. Hannan."Isto é muito mais prático, deve fornecer dados mais confiáveis e também é mais ético do que usar um grande número de ratos para tal pesquisa."
Fonte da história:
A história acima é baseada em materiais fornecidos pela Universidade de Cambridge . Nota: Os materiais podem ser editadas para o conteúdo e extensão.
Jornal de referência :
- . Nicholas Ray-Francis Hannan, Fotios Sampaziotis, Charis Segeritz, Neil Hanley, Ludovic Vallier Geração de Distal Airway Epithelium de Multipotentes Foregut Human Stem Cells . Stem Cells and Development , 2015; 150310194259001 DOI:10,1089 / scd.2014.0512
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