Historie af celle omprogrammering

Cell omprogrammering er den proces, der anvendes til at konvertere celler fra en bestemt type til en anden. I løbet af de sidste seks årtier er der udviklet mange teknikker til at definere induceret pluripotens.

kredit: nobeastsofierce/.com

nogle af de principper og teknikker, der er udviklet i celleprogrammeringsforskning, er anvendelsen af somatisk cellekerneoverførsel i celledifferentiering, hvilket har bekræftet det faktum, at den differentierede celle og den tidlige embryonale celle indeholder lignende genetisk information; tilgange, der er nyttige til dyrkning og generering af pluripotente celler; og konklusionen om, at transkriptionsfaktorer hovedsageligt er ansvarlige for at bestemme cellens skæbne.

forskellige stadier af udvikling af celleprogrammeringsforskning diskuteres nedenfor:

primær udviklingsstadium

• i 1885: August Veissmann foreslog, at de genetiske materialeundergrupper blev isoleret mellem dattercellerne samtidig med udviklingen af celleprogrammeringsforskning.
• i 1888: Vilhelm spredte en af de to celler i et embryo. Han fandt ud af, at kun halvdelen af det komplette embryo er udviklet fra den resulterende embryonale celle. Det var lykkedes Hans Spemann at anvende denne metode ved hjælp af det nye embryo i 1935.
• i 1909: Ethel Harvey, der udførte meget forskning i celledeling i embryo af søpindsvin, var den første til at opdage, at sekundær akse kan induceres i embryoværten ved celletransplantationer. Opfindelsen af Spemanns arrangør er baseret på Harveys arbejde med embryonal celledeling.
• i 1928: Hilde Mangold og Hans Spemann gennemførte forskellige eksperimenter med salamanders embryo for at bestemme de faktorer, der er ansvarlige for embryonal differentiering og bestemmelse. Disse eksperimenter førte til demonstration af celle-til-celle-induktion, hvorved skæbnen for de celler, der gennemgår differentiering, kan afgøres i det embryonale stadium.

cellerne, der er ansvarlige for embryonal differentiering og bestemmelse, kaldes som Spemann-arrangøren. Derefter dannede Spemann arrangør basen til forskellige molekylære embryonale undersøgelser, der udføres for at finde de faktorer, der er ansvarlige for at bestemme cellens skæbne.

derudover havde Spemann udført forskellige undersøgelser for at finde ud af, om cellerne, der udsættes for differentiering, kan gendannes tilbage til embryonal tilstand, eller om disse celler fortsætter med at forblive i en differentieret tilstand. Spemann præsenterede, at den transplanterede kerne indeholdt et genom, der har evnen til at lede alle typer celledifferentiering, hvis en kerne i den specialiserede celle implanteres i et allerede enukleeret æg, der havde udviklet sig til et embryo.

sekundær udviklingsstadium

• i 1962: John Gurgeon er den første person, der praktisk talt definerer celleprogrammeringsteknikken i 1962. Hans forskning i kloning af frøer gennem nuklear overførsel førte til indledningen af nuklear omprogrammering af cellerne. Nuklear omprogrammering er en proces, hvorved genekspression af en celletype omdannes til genekspression af de andre celletyper.
• i 1981: Gail Martin og Martin Evans initierede og udviklede musens embryonale stamceller. Austin Smith præsenterede de nødvendige betingelser for embryonal stamcellekultur og faktorer, der er ansvarlige for pluripotens i 1988.
• i 1987: Faktormedieret celleskæbne konvertering var anden fase i denne forskningslinje, som blev oprettet af Harold Veintraub. Hans forskning indikerede muligheden for omdannelse af fibro blaster til muskel afstamning gennem MyoD transduktion.
• i 1997: for første gang klonede lan et får, hvilket var en milepæl i celleprogrammeringsforskningens historie.
• i 1998: anvendelse af celleprogrammeringsmetode i opdagelsen af HIV-TAT.
• i 2001: stamceller fra et embryo blev brugt til omprogrammering af somatiske stamceller. Disse omprogrammerede celler og pluripotente celler viser sig at have samme egenskaber. Det er blevet observeret, at heterokaryonerne oplevede transkriptionelle ændringer i fravær af nuklear hybridisering.
• i 2007: historien om forskning over celleprogrammering havde ført til udviklingen af inducerede pluripotente stamceller. Yamanaka og James Thomson genererede humane inducerede pluripotente stamceller for første gang.
• i 2012: John Gurdon og Shinya Yamanaka havde lykkedes at udføre forskning, hvor den modne celle, der udsættes for differentiering, omdannes til en umoden celle, og denne umodne celle kan udvikles til enhver celle i kroppen. Denne opfindelse var et stort gennembrud i historien om celleprogrammeringsforskning.

den seneste udvikling

i de senere år har inducerede pluripotente stamceller, der genereres fra somatiske stamceller, været meget anvendt i regenerativ medicin. Ikke desto mindre forbliver effektiviteten af celleprogrammering lav. Der er nogle andre faktorer såsom tumorigenisk potentiale, ustabilitet osv., som påvirker brugen af inducerede pluripotente stamceller, især i kliniske applikationer.

derfor er omprogrammeringsteknikken under udviklingsstadiet for at generere inducerede pluripotente stamceller med bedre effektivitet, kvalitet og sikkerhed. Udviklingen er generelt rettet mod kilden til somatisk celle, omprogrammeringsfaktorcocktail, den teknik, hvormed omprogrammeringsfaktorer introduceres, og betingelser dyrkes for at opretholde de genererede inducerede pluripotente stamceller.

yderligere læsning

• alt celleindhold
• struktur og funktion af cellekernen
• Hvad er organeller?
• Cilia og Flagella i eukaryoter
• mitose vs meiose