Storia della riprogrammazione cellulare

La riprogrammazione delle cellule è il processo utilizzato per convertire le cellule da un particolare tipo a un altro. Negli ultimi sei decenni, sono state sviluppate molte tecniche per definire la pluripotenza indotta.

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Alcuni dei principi e delle tecniche che sono state sviluppate nella riprogrammazione di cellule di ricerca sono l’applicazione di trasferimento nucleare di cellule somatiche nel differenziamento cellulare, che ha confermato il fatto che le cellule differenziate e l’inizio delle cellule embrionali contiene simili informazione genetica; approcci che sono utili per la coltura e la generazione di cellule pluripotenti; e la conclusione che i fattori di trascrizione sono principalmente la responsabilità di decidere il destino delle cellule.

Varie fasi di sviluppo della ricerca di programmazione cellulare sono discusse di seguito:

Stadio di sviluppo primario

• Nel 1885: August Weissmann suggerì che i sottoinsiemi di materiale genetico si isolassero tra le cellule figlie contemporaneamente al progresso dello sviluppo della ricerca di riprogrammazione cellulare.
• Nel 1888: Wilhelm Roux dissipò una delle due cellule di un embrione. Ha scoperto che solo la metà dell’embrione completo si sviluppa dalla cellula embrionale risultante. Hans Spemann era riuscito ad applicare questo metodo utilizzando l’embrione di tritone nel 1935.
• Nel 1909: Ethel Browne Harvey, che ha condotto molte ricerche sulla divisione cellulare nell’embrione di ricci di mare, è stato il primo a scoprire che l’asse secondario può essere indotto nell’ospite embrionale da trapianti di cellule. L’invenzione dell’organizzatore di Spemann si basa sul lavoro di Harvey sulla divisione cellulare embrionale.
• Nel 1928: Hilde Mangold e Hans Spemann condussero vari esperimenti con l’embrione delle salamandre per determinare i fattori responsabili della differenziazione e della determinazione embrionale. Questi esperimenti hanno portato alla dimostrazione dell’induzione da cellula a cellula, mediante la quale il destino delle cellule sottoposte a differenziazione può essere deciso nella fase embrionale.

Le cellule responsabili della differenziazione e della determinazione embrionale sono chiamate come organizzatore di Spemann. Successivamente, l’organizzatore di Spemann ha costituito la base per varie ricerche embrionali molecolari condotte per trovare i fattori responsabili della decisione del destino della cellula.

Inoltre, Spemann aveva condotto vari studi per scoprire se le cellule sottoposte a differenziazione possono essere ripristinate allo stato embrionale o se queste cellule persistono per rimanere in uno stato differenziato. Spemann ha presentato che il nucleo trapiantato conteneva un genoma che ha la capacità di dirigere tutti i tipi di differenziazione cellulare, se un nucleo della cellula specializzata viene impiantato in un uovo già enucleato che si era sviluppato in un embrione.

Stadio di sviluppo secondario

• Nel 1962: John Gurgeon è la prima persona a definire praticamente la tecnica di riprogrammazione cellulare nel 1962. La sua ricerca sulla clonazione delle rane attraverso il trasferimento nucleare ha portato all’avvio della riprogrammazione nucleare delle cellule. La riprogrammazione nucleare è un processo mediante il quale l’espressione genica di un tipo di cellula viene convertita nell’espressione genica degli altri tipi di cellule.
• Nel 1981: Gail Martin e Martin Evans iniziarono e svilupparono le cellule staminali embrionali di topo. Austin Smith ha presentato le condizioni necessarie per la coltura di cellule staminali embrionali e i fattori responsabili della pluripotenza nel 1988.
• Nel 1987: la conversione del destino delle cellule mediata da fattori fu il secondo stadio di questa linea di ricerca, che fu stabilita da Harold Weintraub. La sua ricerca ha indicato la possibilità di conversione delle esplosioni fibro in stirpe muscolare attraverso la trasduzione del miodo.
• Nel 1997: Per la prima volta, lan Wilmut ha clonato una pecora, che è stata una pietra miliare nella storia della ricerca di riprogrammazione cellulare.
• Nel 1998: Applicazione dell’approccio di riprogrammazione cellulare nella scoperta dell’HIV-TAT.
• Nel 2001: le cellule staminali di un embrione sono state utilizzate per riprogrammare le cellule staminali somatiche. Queste cellule riprogrammate e cellule pluripotenti si trovano ad avere le stesse proprietà. È stato osservato che gli eterocarioni hanno subito cambiamenti trascrizionali in assenza di ibridazione nucleare.
• Nel 2007: La storia della ricerca sulla riprogrammazione cellulare aveva portato allo sviluppo di cellule staminali pluripotenti indotte. Yamanaka e James Thomson hanno generato per la prima volta cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo.
• Nel 2012: John Gurdon e Shinya Yamanaka erano riusciti a condurre ricerche, in cui la cellula matura sottoposta a differenziazione viene convertita in una cellula immatura e questa cellula immatura può essere sviluppata in qualsiasi cellula del corpo. Questa invenzione è stato un importante passo avanti nella storia della ricerca riprogrammazione cellulare.

Sviluppi recenti

Negli ultimi anni, le cellule staminali pluripotenti indotte generate da cellule staminali somatiche sono state ampiamente utilizzate nella medicina rigenerativa. Tuttavia, l’efficienza della riprogrammazione cellulare rimane bassa. Ci sono alcuni altri fattori come il potenziale tumorigenico, l’instabilità, ecc., che colpiscono l’uso delle cellule staminali pluripotent indotte, particolarmente nelle applicazioni cliniche.

Quindi, la tecnica di riprogrammazione è sotto la fase di sviluppo al fine di generare cellule staminali pluripotenti indotte di migliore efficienza, qualità e sicurezza. Lo sviluppo si rivolge generalmente alla fonte della cellula somatica, riprogrammando il cocktail di fattori, la tecnica con cui vengono introdotti i fattori di riprogrammazione e le condizioni vengono coltivate per mantenere le cellule staminali pluripotenti indotte generate.

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