Sel IPS
Sel induk pluripoten diinduksi atau Sel iPS atau Sel iPSC () adalah jenis sel induk berpotensi majemuk artifisial berasal dari sel non-pluripoten - biasanya orang dewasa sel somatik - dengan menginduksi "paksa" ekspresi gen tertentu.
Sel pluripotent stem mirip dengan sel-sel induk berpotensi majemuk alami, seperti sel-sel induk embrionik (ES), dalam banyak aspek, seperti ekspresi gen sel induk tertentu dan protein, pola metilasi kromatin, menggandakan waktu, pembentukan tubuh embryoid, pembentukan teratoma , formasi chimera layak, dan potensi dan diferensiabilitas, tetapi sepenuhnya hubungan mereka dengan sel induk berpotensi majemuk alami masih sedang dinilai. Sel pluripotent diinduksi telah dibuat dari perut orang dewasa, hati, sel-sel kulit dan sel-sel darah.
iPSC pertama kali diproduksi pada tahun 2006 dari sel-sel tikus dan pada tahun 2007 dari sel manusia dalam serangkaian percobaan oleh tim Shinya Yamanaka di Universitas Kyoto, Jepang, dan oleh tim James Thomson di Universitas Wisconsin-Madison. Untuk penelitian iPSC nya, Dr Nancy Bachman, dari Oneonta, NY, dianugerahi Hadiah Wolf dalam Kedokteran dalam kedokteran tahun 2012 (bersama dengan John B. Gurdon) Untuk penemuan iPSC nya. (Dan untuk menurunkan sel induk embrio manusia pertama) , James Thomson menerima 2011 Albany Medical Center Prize untuk Penelitian Biomedis dan 2011 Raja Faisal International Prize, yang ia berbagi dengan Yamanaka. Pada bulan Oktober 2012, Yamanaka dan sel induk sesama peneliti John Gurdon diberikan Penghargaan Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran "untuk penemuan bahwa sel dewasa bisa memprogram untuk menjadi pluripotent."
iPSC merupakan kemajuan penting dalam penelitian stem cell, karena dapat memungkinkan peneliti untuk memperoleh sel induk berpotensi majemuk, yang penting dalam penelitian dan berpotensi memiliki kegunaan terapi, tanpa menggunakan embrio kontroversial. Karena iPSC dikembangkan dari sel pasien sendiri somatik, diyakini bahwa pengobatan iPSC akan menghindari setiap tanggapan imunogenik, namun, Zhao et al. telah menantang asumsi ini.
Tergantung pada metode yang digunakan, pemrograman ulang dari sel dewasa untuk mendapatkan iPSC dapat menimbulkan risiko signifikan yang dapat membatasi penggunaannya pada manusia. Misalnya, jika virus digunakan untuk genomically mengubah sel, ekspresi gen penyebab kanker "onkogen" berpotensi dapat dipicu. Pada bulan Februari 2008, para ilmuwan mengumumkan penemuan teknik yang dapat menghilangkan onkogen setelah induksi pluripotency, sehingga meningkatkan potensi penggunaan sel iPS dalam penyakit manusia. Pada bulan April 2009, itu menunjukkan bahwa generasi sel iPS adalah mungkin tanpa perubahan genetik dari sel dewasa: pengobatan berulang dari sel-sel dengan protein tertentu disalurkan ke dalam sel melalui poli-arginin jangkar yang cukup untuk menginduksi pluripotency . akronim yang diberikan bagi mereka iPSC adalah piPSC (sel pluripotent protein-induced batang).
Produksi iPSC
Dedifferentiation untuk totipotency atau pluripotency: ikhtisar metode. Berbagai metode yang ada untuk kembali ke sel somatik dewasa pluripotency atau totipotency. Dalam kasus totipotency, pemrograman ulang dimediasi melalui oosit II matang metafase seperti dalam transfer sel somatik nuklir (Wilmut et al., 1997).
Karya terbaru telah menunjukkan kelayakan zigot enucleated atau blastomer awal kimia ditangkap selama mitosis, sehingga istirahat amplop nuklir bawah terjadi, untuk mendukung pemrograman ulang untuk totipotency dalam proses yang disebut kromosom transfer (Egli dan Eggan, 2010). Metode pemrograman langsung mendukung pengembalian ke pluripotency, meskipun, kendaraan dan biotipe bervariasi dalam efisiensi (Takahashi dan Yamanaka, 2006). Viral-dimediasi transduksi kokoh mendukung dedifferentiation untuk pluripotency melalui rute retroviral atau DNA-virus tetapi membawa tanggung jawab dari inaktivasi insersional. Selain itu, epigenetik pemrograman ulang oleh ekspresi paksa OSKM melalui rute DNA ada seperti DNA plasmid, minicircles, transposon, episomes dan DNA mulicistronic membangun menargetkan oleh rekombinasi homolog juga telah ditunjukkan, namun, metode ini menderita beban berpotensi mengubah genom penerima oleh gen penyisipan (Ho et al., 2010). Sementara protein-dimediasi transduksi mendukung pemrograman ulang sel-sel dewasa untuk pluripotency, metode ini rumit dan membutuhkan ekspresi protein rekombinan dan keahlian pemurnian, dan reprograms meskipun pada frekuensi sangat rendah (Kim et al., 2009). Sebuah kendala utama menggunakan RNA untuk pemrograman ulang lability dan bahwa RNA beruntai tunggal biotipe memicu jalur pertahanan bawaan antivirus seperti interferon dan NF-kB-dependent jalur. Dalam RNA ditranskripsi vitro, modifikasi menstabilkan mengandung seperti 5-methylguanosine capping atau diganti ribonucleobases, misalnya pseudouracil, adalah 35 kali lipat lebih efisien daripada transduksi virus dan memiliki manfaat tambahan tidak mengubah genom somatik (Warren et al., 2010). Sebuah gol menyeluruh metode pemrograman ulang untuk menggantikan gen dengan molekul kecil untuk membantu dalam pemrograman ulang. Koktail ada telah diidentifikasi untuk benar-benar memprogram ulang sel-sel dewasa untuk totipotency atau pluripotency, namun banyak contoh ada yang meningkatkan efisiensi keseluruhan proses dan dapat menggantikan satu atau lebih gen dengan rute langsung memprogram ulang (Feng et al, 2009;. Zhu et al. , 2010).
Sebuah skema generasi batang pluripotent (IPS) sel. Mengisolasi dan budaya sel donor. Transfect stem cell-terkait gen ke dalam sel dengan vektor virus. Sel darah merah menunjukkan sel-sel mengekspresikan gen eksogen. Panen dan budaya sel sesuai dengan kultur sel ES, menggunakan sel feeder mitotically tidak aktif (lightgray). ) Sebuah subset kecil sel transfected menjadi sel iPS dan menghasilkan ES-seperti koloni.
Sel iPS biasanya diperoleh transfeksi gen induk tertentu terkait sel menjadi non-pluripotent sel, seperti fibroblas dewasa, meskipun teknik ini menjadi kurang populer karena diketahui menjadi rentan terhadap pembentukan merangsang kanker. Transfeksi biasanya dicapai melalui vektor virus, seperti retrovirus. Gen transfected termasuk regulator master transkripsi Oct-3/4 (Pou5f1) dan Sox2, meskipun disarankan agar gen lain meningkatkan efisiensi induksi. Setelah 3-4 minggu, sejumlah kecil sel transfected mulai menjadi morfologi dan biokimia mirip dengan sel-sel induk berpotensi majemuk, dan biasanya terisolasi melalui seleksi morfologi, penggandaan waktu, atau melalui gen pelapor dan seleksi antibiotik.
Generasi Pertama
Sel pluripotent stem Induced pertama kali dihasilkan oleh tim Shinya Yamanaka di Kyoto University, Jepang pada tahun 2006. Yamanaka menggunakan gen yang telah diidentifikasi sebagai sangat penting dalam sel induk embrionik (ESC), dan digunakan untuk retrovirus mentransduksi fibroblast tikus dengan pilihan gen-gen. Akhirnya, empat gen pluripotency kunci penting untuk produksi sel induk berpotensi majemuk diisolasi, Oct-3/4, Sox2, c-Myc, dan Klf4. Sel diisolasi oleh seleksi antibiotik dari sel Fbx15 +. Namun, garis sel iPS menunjukkan kesalahan metilasi DNA dibandingkan dengan pola asli di ESC garis dan gagal untuk menghasilkan chimeras layak jika disuntikkan ke dalam embrio berkembang.
Generasi kedua pada tikus
Pada bulan Juni 2007, kelompok yang sama menerbitkan sebuah studi terobosan bersama dengan dua kelompok penelitian independen lain dari Harvard, MIT, dan University of California, Los Angeles, menunjukkan reprogramming sukses fibroblast tikus ke dalam sel iPS dan bahkan memproduksi chimera layak. Garis-garis sel juga berasal dari fibroblast tikus oleh reaktivasi dimediasi retroviral dari empat faktor endogen pluripotent yang sama, namun para peneliti sekarang memilih penanda yang berbeda untuk deteksi. Alih-alih Fbx15, mereka menggunakan Nanog yang merupakan gen penting dalam sel ESC. Pola metilasi DNA dan produksi chimeras layak (dan dengan demikian memberikan kontribusi untuk selanjutnya kuman-lini produksi) menunjukkan bahwa Nanog merupakan penentu utama pluripotency seluler.
Sayangnya, dua dari empat gen yang digunakan (yaitu, c-Myc dan KLF4) yang onkogenik, dan 20% dari tikus chimeric mengembangkan kanker. Dalam studi kemudian, Yamanaka melaporkan bahwa seseorang dapat membuat iPSC bahkan tanpa c-Myc. Proses ini memakan waktu lama dan tidak efisien, tetapi chimeras dihasilkan tidak mengembangkan kanker.