Células reprogramadas gerar vasos sanguíneos

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Células reprogramadas gerar vasos sanguíneos

Achados dos pesquisadores poderia fazer diferença crucial no tratamento de doenças cardiovasculares
pesquisadores em Harvard-filiados Massachusetts General Hospital (MGH) usaram células vasculares precursoras derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas pelo homem (iPSCs) para gerar, em um modelo animal, vasos sanguíneos funcionais que durou até nove meses.


Em seu relatório publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Early Edition, os investigadores descrevem usando iPSCs - células adultas reprogramadas que têm muitas das características das células-tronco embrionárias - tanto de adultos saudáveis ​​e de indivíduos com diabetes tipo 1 gerar vasos sanguíneos na superfície externa do cérebro ou sob a pele de ratos.

"A descoberta de formas de trazer células maduras de volta a um estado" stemlike 'que podem diferenciar-se em muitos tipos diferentes de tecido trouxe um enorme potencial para o campo da medicina regenerativa à base de células, mas o desafio de derivação de células funcionais destas iPSCs fixas permanece ", diz Rakesh Jain, Andrew Werk cozinheiro Professor de Radiação Oncológica (biologia do tumor) na Harvard Medical School (HMS), diretor do Laboratório de Steele para Tumor Biology em MGH, e co-autor sênior do estudo. "A nossa equipa desenvolveu um método eficiente para gerar células precursoras vasculares de iPSCs humanos e os usou para criar redes de vasos sanguíneos engenharia em camundongos vivos."

A capacidade de regeneração ou reparação de vasos sanguíneos pode fazer uma diferença fundamental no tratamento de doenças cardiovasculares - que continua a ser a causa número 1 de morte na US - e outras condições resultantes de danos nos vasos sanguíneos, tais como as complicações vasculares de diabetes. Além disso, proporcionando um fornecimento vascular para o tecido recém-gerado continua a ser um dos maiores obstáculos que enfrentam os esforços para a construção de órgãos sólidos através de engenharia de tecidos.

Vários estudos anteriores tenham gerado a partir iPSCs os tipos de células necessários para construir vasos sanguíneos - células endoteliais que revestem os vasos e células do tecido conjuntivo que proporcionam suporte estrutural - mas essas células não podem formar vasos de longa duração, uma vez introduzidos em modelos animais. "O maior desafio que enfrentou durante a primeira fase deste projecto foi o estabelecimento de um protocolo confiável para gerar linhas de células endoteliais que produziram grandes quantidades de células precursoras que podem gerar, vasos sanguíneos duráveis ​​fortes", diz o co-autor sênior Dai Fukumura, também de Laboratório Steele e um professor de radiação oncológica no HMS.

A equipe de MGH adaptou um método originalmente usado para derivar células endoteliais a partir de células estaminais embrionárias humanas (hESCs). Este método utiliza um único marcador de proteína para identificar os progenitores vasculares; Neste estudo, os investigadores resolvido células iPSC derivados que expressaram não só que a proteína, mas também dois outros marcadores de proteína com potencial vascular. Eles, então, expandiu essa população utilizando um sistema de cultura que os membros da equipe já havia desenvolvido para diferenciar as células endoteliais a partir de hESCs, e eles confirmaram que apenas as células que expressam iPSC derivados de todos os três marcadores gerado células endoteliais com o potencial de formação de vasos sanguíneos.

Para testar a capacidade das referidas células para gerar vasos sanguíneos funcionais, que implantado na superfície dos cérebros de ratinhos de uma combinação das células precursoras endoteliais derivadas iPSC-expressam os três marcadores e os precursores que geram células mesenquimais estruturais essenciais. Dentro de duas semanas, as células implantadas tinha formado redes de vasos perfundidos de sangue, que pareceram funcionar bem como os vasos naturais adjacentes e continuou a funcionar por até 280 dias nos animais vivos. Implantação das populações precursoras combinadas sob a pele de camundongos também resultou em vasos sanguíneos funcionais, mas exigiu a implantação de cinco vezes mais células, e os vasos foram de curta duração, uma observação consistente com estudos anteriores da equipe de geração de navio nestes dois locais.

Como os pacientes com 1diabetes tipo (DM1), que podem danificar os vasos sanguíneos, poderiam se beneficiar da capacidade de fazer novos vasos sanguíneos, os pesquisadores queriam determinar se iPSCs derivadas das células de pacientes com DM1 poderia ajudar a gerar vasos sanguíneos funcionais. Tal como acontece com as células de indivíduos saudáveis, os precursores derivados de DM1-iPSCs foram capazes de gerar vasos sanguíneos funcionais, de longa duração. No entanto, observam os pesquisadores, as diferentes linhas de DM1-iPSCs - incluindo diferentes linhas derivadas de um mesmo paciente - mostrou diferenças no potencial de geração de celular, indicando a necessidade de compreender melhor os mecanismos subjacentes.

"As aplicações potenciais dos vasos sanguíneos iPSC gerados são amplas - desde a reparação de navios danificados irrigam o coração ou o cérebro para prevenir a necessidade de amputar membros por causa da complicação vascular do diabetes", diz o co-autor principal Rekha Samuel, ex-Steele Laboratório e agora, Christian Medical College, em Vellore, Índia. "Mas primeiro temos de lidar com desafios como a variabilidade das linhas de IPSC e as questões de segurança de longo prazo envolvidos no uso dessas células, que estão sendo abordados por pesquisadores de todo o mundo. Nós também precisamos de melhores formas de engenharia do tipo específico de células endoteliais necessário para órgãos e funções específicas ".

Co-autores de chumbo adicionais do relatório PNAS edição adiantada são Shan Liao e Trupti Vaedam, do Laboratório Steele; e Laurence Daheron do Instituto de Células-Tronco de Harvard (HSCI). Co-autores adicionais são Walid S. Kamoun, Ana Batista, Xiaoxing Han, Patrick Au, e Dan Duda, todos do Laboratório Steele; Christa Buecker e Richard Schäfer, de HSCI; e HMS Gerald e Darlene Jordan Professor de MedicinaDavid Scadden do Centro de MGH para a medicina regenerativa. Suporte para o estudo inclui bolsas de Institutos Nacionais de Saúde e HSCI.

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