En syntetisk DNA-riktad molekyl kan bana väg för vävnadsregenerering.

Stamceller kan triggas att byta till hjärtmuskelceller genom en ny metod som involverar syntetiska molekyler. Metoden övervinner utmaningar som står inför dagens tillvägagångssätt och kan finjusteras för att leda till bildandet av en mängd olika celltyper.

Mänskligt inducerade pluripotenta stamceller (hiPSC) genereras från vuxna celler och kan programmeras att förändras till vilken celltyp som helst i kroppen. Omvandlingen av celltyp styrs av samordnad reglering av signaleringar och gener. Molekyler som slår på och AV dessa olika signaler som är involverade i organutveckling har använts för att styra ödet för hiPSC:er. Men molekyler som direkt kan stänga av önskade signalgener har inte hittats. För närvarande tillgängliga protokoll innebär introduktion av främmande genetiskt material, vilket kan vara riskabelt för patienter.

Junichi Taniguchi och Ganesh Pandian Namasivayam vid Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) i Japan konstruerade en syntetisk molekyl som kan känna igen och binda med en specifik DNA-sekvens som är involverad i differentiering av hiPSCs till mesoderm, en mellanliggande celltyp som kan stimuleras till övergång till hjärtmuskelceller.

När den syntetiska molekylen, kallad PIP-S2, binder till sin mål -DNA -sekvens, det förhindrar ett protein, kallas SOX2, från bindning till samma plats. SOX2 uttrycks starkt i hiPSC och är ansvarig för att hålla dem i sitt "pluripotenta" tillstånd, vilket betyder att det hindrar dem från att konvertera till andra celltyper. I studien, PIP-S2 bunden till DNA, vilket leder till konvertering av hiPSC till mesoderm. Teamet lade sedan till hiPSC -cellkulturen ytterligare en signalhämmande molekyl som är en känd drivkraft för bildning av hjärtmuskelceller. Hjärtmuskelceller som visar förmågan att dra sig samman och dra sig tillbaka bildades inom en total period av 12 dagar.

"Så vitt vi vet, detta arbete rapporterar den första DNA-bindande syntetiska molekylen som kan styra differentieringen av hiPSC till en viss celllinje, "skriver Hiroshi Sugiyama, huvudutredaren av studien publicerad i tidskriften Nukleinsyraforskning .

Denna strategi kan användas för att designa ytterligare syntetiska molekyler som riktar sig till olika DNA -sekvenser, att få hiPSC att utvecklas till olika celltyper, konstaterar forskarna.