Геномика стволовых клеток

В биологии и медицине геномика стволовых клеток — это анализ геномов стволовых клеток . В настоящее время эта область быстро расширяется из-за резкого снижения стоимости секвенирования геномов . Изучение геномики стволовых клеток имеет далеко идущие последствия для изучения биологии стволовых клеток и возможного терапевтического использования стволовых клеток.

Приложения

Применение исследований в этой области может привести к открытию лекарств и информации о заболеваниях путем молекулярной характеристики плюрипотентных стволовых клеток посредством секвенирования ДНК и транскриптома , а также изучения эпигенетических изменений стволовых клеток и последующих продуктов.

Фенотипический анализ отдельных клеток

Одним из шагов в этом процессе является фенотипический анализ отдельных клеток и связь между фенотипом и генотипом конкретных стволовых клеток. Хотя современные геномные скрининги проводятся на целых популяциях клеток, сосредоточение внимания на одной стволовой клетке поможет определить специфическую сигнальную активность, связанную с различной степенью дифференциации стволовых клеток, и ограничить фон из-за гетерогенных популяций. ^{[ 1 ]}

болезнь Альцгеймера

Анализ одиночных клеток индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) или стволовых клеток, способных дифференцироваться во множество различных типов клеток, является предлагаемым методом лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера (БА). Это включает в себя понимание различий между спорадической и семейной болезнью Альцгеймера. Сначала берут образец кожи у пациента и трансформируют клетки с помощью ретровирусов, кодирующих такие гены стволовых клеток, как Oct4 , Sox2 , KLF4 и cMYC . Это позволяет перепрограммировать клетки кожи в линии стволовых клеток, специфичные для пациента. ^{[ 2 ]} Получение геномных последовательностей этих отдельных клеток позволит проводить индивидуальное лечение и способствовать пониманию моделей заболевания AD.

Другие заболевания

Этот метод будет использоваться для лечения подобных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз (БАС) и спинальная мышечная атрофия (СМА). Эти стволовые клетки, полученные от одного пациента, также можно будет использовать для производства клеток, пораженных вышеупомянутыми заболеваниями. Как уже упоминалось, это также приведет к специфичным для пациента фенотипам каждого заболевания. Дальнейшие химические анализы для разработки более безопасных лекарств можно провести с помощью информации о последовательностях и тестов на клеточных культурах ИПСК. После разработки конкретного препарата его можно перенести на другие больные клетки пациента, а также провести проверку на безопасность. ^{[ 3 ]}

Методы

В изучение геномики стволовых клеток включена эпигеномика , исследования регуляторных вариаций хроматина в масштабе генома. Эти исследования также надеются расширить исследования моделей регенеративной медицины и дифференцировки стволовых клеток. Паттерны экспрессии генов, специфичные для определенного типа клеток, во время развития возникают в результате взаимодействия на уровне хроматина.

Эпигеномика стволовых клеток фокусируется на эпигенетической пластичности эмбриональных стволовых клеток человека (чЭСК).

Бивалентные домены

Это включает исследование бивалентных доменов в качестве промоторов или областей хроматина , которые модифицируются инициацией транскрипции и связаны с молчанием генов .

Активные усилители

Они также изучают различия между активными и готовыми энхансерами или энхансерами, которые специфически контролируют регуляцию генов, зависящую от передачи сигналов. Активные энхансеры маркируются ацетилированием гистона и , H3- H3K27ac пока они находятся в состоянии равновесия, вместо этого метилируются по H3K27me3 .

Метилирование

Эпигеномные исследования стволовых клеток также изучают закономерности метилирования ДНК, в частности характеристики гидроксиметилирования по сравнению с общим метилированием, а также разницу между метилированием промоторов, богатых CpG-островками , и промоторов с низким содержанием CpG . Было обнаружено, что в эмбриональных стволовых клетках мыши (мЭСК), имплантированные мЭСК, приобрели сходные характеристики метилирования гистонов эмбрионов, в которые они были трансплантированы, что указывает на то, что метилирование может указывать на окружающую среду. Это поможет изучить различия между индуцированными плюрипотентными и эмбриональными стволовыми клетками. Эти исследования надеются получить информацию о способности дифференцировки ИПСК, сначала необходимо улучшить чтение сигнатур хроматина.

Регуляторные факторы

Они также надеются изучить регуляторные факторы, контролирующие эмбриональное развитие человека. ^{[ 4 ]} Используя методы лекарственной терапии, как упоминалось ранее, эпигеномика также позволит получить больше информации об активности лекарств.

См. также

Протеомика стволовых клеток

Ссылки

^ ДеВитт, Н.Д., Яффе, член парламента, и Траунсон, А. (2012). Создание геномики стволовых клеток в Калифорнии и за ее пределами. Издательская группа Nature, 30 (1), 20–25.
^ Израиль, Массачусетс, и Гольдштейн, Л.С. (2011). Захват геномов болезни Альцгеймера с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток: перспективы и проблемы, 1–11.
^ Рубин, LL, и Хастон, К.М. (2011). Биология стволовых клеток и открытие лекарств. Биология BMC, 9 (1), 42.
^ Рада-Иглесиас, А., и Высоцка, Дж. (2011). Эпигеномика эмбриональных стволовых клеток человека и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток: понимание плюрипотентности и последствий для болезней, 1–13.

[1] ДеВитт, Н.Д., Яффе, член парламента, и Траунсон, А. (2012). Создание геномики стволовых клеток в Калифорнии и за ее пределами. Издательская группа Nature, 30 (1), 20–25.

[2] Израиль, Массачусетс, и Гольдштейн, Л.С. (2011). Захват геномов болезни Альцгеймера с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток: перспективы и проблемы, 1–11.

[3] Рубин, LL, и Хастон, К.М. (2011). Биология стволовых клеток и открытие лекарств. Биология BMC, 9 (1), 42.

[4] Рада-Иглесиас, А., и Высоцка, Дж. (2011). Эпигеномика эмбриональных стволовых клеток человека и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток: понимание плюрипотентности и последствий для болезней, 1–13.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]