Zmogaus pluripotenciniu kamieniniu lasteliu medziagu apykaitos reguliavimas

Zmogaus pliuripotencines kamienines lasteles turi sugebejima issivystyti i bet kuria kuno dali. Jie stipriai priklauso nuo cukraus fermentacijos ar glikolizes, kad galetume suaktyvinti ju metaboline veikla. Palyginimui, subrendusios lasteles, kurioms pluripotencines kamienines lasteles gali vystytis, daugiausia remiasi lasteliu mitochondrijomis, kad ju medziagu apykaitos reikmems vykstant dideliems energijos gamybos procesams (oksidaciniam fosforiliavimui) deguonies ir cukraus pavertimas vandeniu ir anglies dioksidu.
Iki siol nezinoma, kaip vystosi lasteles nuo vienos energijos gamybos formos i kita. Taciau UCLA kamieniniu lasteliu tyrejai atrado nauja isvada, kuri siulo nauja zvilgsni i si perejima, kuris gali tureti itakos siu lasteliu panaudojimui gydymui klinikoje. Keturiu metu tyrimas buvo paskelbtas lapkricio 15 d EMBO leidinys, recenzuojamas Europos molekulines biologijos organizacijos zurnalas.
Tyrejai (daugiausia del vizualios isvaizdos) mane, kad pluripotencines kamienines lasteles susideda is neaktyviu ir neissivysciusiu mitochondriju. Mitochondrija yra lasteles jegos centrai, kurie reikalauja energijos lasteliu dalijimui, judejimui.
Buvo daroma prielaida, kad kamieniniu lasteliu mitochondrijos negaletu kvepuoti, ar konvertuoti deguoni ir cukru i anglies dioksida ir vandeni, generuojant energija. Todel tyrejai tikejosi, kad mitochondrijos brandins ir igis gebejima kvepuoti perejimo metu nuo pliuripotentiniu kamieniniu lasteliu i skirtingas kuno lasteles laikui begant.
Mokslininkas dr. Michael Teitall, UCLA regeneracines medicinos ir kamieniniu lasteliu tyrimu centras ir pediatrijos, patologijos ir laboratorines medicinos bei bioinzinerijos profesorius Eli ir Edythe, kartu su Karlo Koehleru, UCLA chemijos ir biochemijos profesoriumi, rasta kad nors pliuripotencines kamienines lasteles sukuria labai mazai energijos, jos kvepuoja mazdaug tokiu paciu lygiu kaip ir kitos kuno lasteles, tokiu budu isskiriant deguonies ir cukraus suvartojima is energijos gamybos.
Vietoj tyreju numatyto rezultato, nustatyto, kad mitochondrijos subrendo su lasteliu diferencijavimu, jie atskleide mechanizma, kurio metu kamienines lasteles buvo konvertuojamos is gliukozes fermentacijos i deguoni priklausanti kvepavima, siekiant visiskai isgydyti lasteliu tipus po lasteliu dalijimosi.
Tyrimo vyresnysis autorius Teitell paaiskino:

"Daug demesio skiriama metabolizmo vaidmeniui pliuripotencinese kamieninese lastelese, siekiant tinkamai diferencijuoti lasteliu linijas moksliniams tyrimams ir galimai klinikinei praktikai.
Pirmasis musu tyrimo klausimas buvo tai, ar metabolizmas pliuripotenciniu kamieniniu lasteliu ir vezio lastelese, kurios taip pat labai priklauso nuo glikolizes, buvo molekuliniu poziuriu panasios. Sis klausimas priverte mus issiaiskinti detales, kurias generuoja energija mitochondriju pluripotencinese kamieninese lastelese. "

Lasteles generuoja ATP formos energija, pirmiausia dviem budais, naudojant kvepavima, kuriame lastele sunaudoja deguoni ir cukru, kad veiktu vandens ir anglies dioksido itaka lasteliu funkcijoms arba gliukozes isisavinimui ir fermentacijai citoplazmoje. Komanda tikejosi, kad pluripotencines kamienines lasteles negalejo kvepuoti del ankstesniu pranesimu apie mitochondriju trukuma ir nepastovu isvaizda.
Jie atrado, kad molekuliniai kompleksai, atsakingi uz kvepavima (elektronu transportavimo grandine), pliuripotentiniu kamieniniu lasteliu mitochondrijose dirbo, o lasteles priklause nuo glikolizes energijos generavimui. Tyrejai mano, kad dirbdami elektronu transportavimo grandineje buvo vienas ar daugiau nezinomu reguliatoriu, kurie neleido kamieninems lastelems kvepuoti.
Jin Zhang, magistras ir pirmasis tyrimo autorius, nustate, kad baltymas, vadinamas atjungianciu baltymu 2 (UCP2), buvo labai isreikstas pluripotentinemis kamieninemis lastelemis. Be to, jis atrado, kad UCP2 trukdo gliukozes gautai kvepavimo substratai gauti prieiga prie mitochondriju, o UCP2 uzkirto kelia pliuripotentiniu kamieniniu lasteliu glikolitinems ir biosintezems, esancioms citoplazmoje, uzkertant kelia ju gebejimui kvepuoti kaip energijos gamybos metoda.
Kadangi kamieniniu lasteliu energija vystesi i brandzius lasteliu tipus, UCP2 ekspresija buvo uzblokuota, leidzianti kvepavimo substratus patekti i mitochondrija, gaminant energija, tokiu budu perjungiant pliuripotencines kamienines lasteles nuo glikolizes iki oksidacinio fosforilinimo.

Komanda nustate, kad, manipuliuodama UCP2 israiska, ji gali buti ijungta diferencijuojant lasteles, sutrikdzius pluripotenciniu kamieniniu lasteliu brendima. Sis atradimas gali sukelti siu kamieniniu lasteliu netinkama klinikiniam naudojimui. Be to, si isvada pabrezia tinkamai veikiancio metabolizmo svarba gaminant saugias, aukstos kokybes lasteles.
Si komanda patvirtino siuos atradimus tiek zmogaus embrionines kamienines lastelese, tiek indukuotu pluripotenciniu kamieniniu lasteliu, kurios yra brandzios kuno lasteles, genetiskai modifikuotos, kad butu tokie patys pozymiai ir sugebejimai kaip pluripotencines embrionines kamienines lasteles.
Teitell paaiskino:

"Pagrindinis tyrimo metu kiles klausimas buvo tai, ar buvo pliuripotentiniu kamieniniu lasteliu diferencijavimo procesas, kuris keite metabolizmo modeli, ar tai keitesi metabolizmo modelis, kuris pakeite diferencijavimo procesa, tipiskas vistienos ar - kiausinelio klausimas.
Mes pernelyg isreiskeme UCP2 kamieninese lastelese ir parodeme, kad metabolizmo modeliai pasikeite pries lasteliu brandinimo pluripotenta zymenis, o tai rodo, kad metabolizmo pokyciai itakoja diferenciacijos pokycius, o ne atvirksciai, bent jau UCP2.
Tai buvo svarbu parodyti, kad priezastinis rysys su metabolizmo pokyciais skatina lasteliu diferenciacijos procesa.Vis delto jis vis dar palieka atvira pagrindini klausima, kaip tiksliai manipuliuoti lasteliu metabolizmu kontroliuojamas lasteliu diferencijavimas, klausimas, kuriuo mes stengiames isspresti ".

Teitell teige, kad, kadangi pluripotenciniu kamieniniu lasteliu metabolizmas atrodo gana panasus i vezio lasteles, sio tyrimo atradimai gali buti naudojami norint nukreipti UCP2 piktybiniu naviku, kurie ji isreiskia, is kuriu yra keletas. UCP2 blokavimas gali skatinti atsaukti lasteles, o tai gali susilpninti ju gebejima sparciai augti.
Tyrima is dalies finansavo Kalifornijos regeneracines medicinos institutas, Eli ir Edythe placiasis regeneracines medicinos ir kamieniniu lasteliu tyrimu mokymo grantu centras, Nacionaliniai sveikatos institutai ir Nacionalinis moksliniu tyrimu istekliu centras.
Parase Grace Rattue