Forskare vid Wellcome Trust Sanger Institute och deras medarbetare har skapat expanderade potentiella stamceller (EPSC) i möss, för första gången, som har en större utvecklingspotential än nuvarande stamcellslinjer. Dessa stamceller har egenskaperna hos de allra första cellerna i det utvecklande embryot, och kan utvecklas till vilken typ av cell som helst.

Publicerad idag i Natur de metoder som används kan också hjälpa till att producera liknande stamcellslinjer från mänskliga och andra däggdjursarter, inklusive sådana som grisar eller kor där embryonala stamcellslinjer fortfarande inte är tillgängliga.

Forskarna tror också att deras studie kan ha konsekvenser för mänsklig regenerativ medicin och för att förstå missfall och utvecklingsstörningar.

Stamceller har förmågan att utvecklas till andra celltyper, och befintliga stamcellslinjer är redan extremt användbara för forskning om utveckling, sjukdomar och behandlingar. Dock, de två för närvarande tillgängliga typerna av stamcellslinjer - embryonala stamceller (ES) och inducerade pluripotenta stamceller (iPS) - har vissa begränsningar. Det är för närvarande inte möjligt för dem att bilda varje celltyp eftersom de redan är uteslutna från att utveckla vissa cellinjer.

För att upptäcka nya stamceller för användning inom forskning och regenerativ medicin, forskarna skapade ett sätt att odla celler från det tidigaste utvecklingsstadiet, när det befruktade ägget bara har delats upp i 4 eller 8 celler som fortfarande anses behålla viss totipotens - förmågan att producera alla celltyper. Deras hypotes var att dessa celler skulle vara mindre programmerade än ES -celler, som är hämtade från utvecklingsstadiet runt 100 celler-kallat en blastocyst. De odlade dessa tidiga celler i ett speciellt tillväxtförhållande som hämmade viktiga utvecklingssignaler och vägar.

Forskarna upptäckte att deras nya odlade celler behöll de önskade utvecklingsegenskaperna hos de tidigaste cellerna och gav dem namnet Expanded Potential Stem Cells (EPSC). Viktigt, de kunde också omprogrammera mus -ES -celler och iPS -celler i det nya tillståndet och skapa EPSC:er från dessa celler, vrider utvecklingsklockan tillbaka till den allra tidigaste celltypen.

Dr Pentao Liu, ledande forskare av detta projekt, från Wellcome Trust Sanger Institute och en ansluten fakultetsmedlem i Wellcome Trust-MRC Stem Cell Institute, Universitetet i Cambridge, sade:"Den tidigaste cellen är som ett tomt papper, i teorin borde den ha den största utvecklingspotentialen. Detta är första gången som stabila stamcellslinjer i dessa tidigaste musceller har varit möjliga, och vi ser att de verkligen behåller molekylärdragen hos 4-8 cellembryot och kan utvecklas till vilken celltyp som helst. "

När ett befruktat ägg utvecklas till en blastocyst, det producerar celler som kommer att bilda embryot - där ES -celler kommer ifrån - och två andra celltyper som kommer att utvecklas till moderkakan eller äggula. Det är möjligt att etablera tre olika typer av stamceller - inklusive ES -celler - från dessa tre celltyper i blastocysten. EPSC är de första stamcellerna som kan producera alla tre typerna av blastocyst stamceller, vilket ger dem en mycket större utvecklingspotential.

Dr Jian Yang, en första författare på tidningen från Wellcome Trust Sanger Institute, sade:"EPSC ger en plattform för att studera tidiga embryoceller i detalj på molekylär nivå för att förstå utveckling, inte bara hos mus, men i slutändan i människan. Denna nya metod för att producera stamceller kan vara oerhört hjälpsam för att studera utveckling, mer effektivt genererar funktionella mänskliga celler, och undersöker behandlingar för graviditetsproblem som preeklampsi och missfall. "

Professor Hiro Nakauchi, en medförfattare till uppsatsen från Stanford University, sa:"Detta är en fantastisk prestation, genom att arbeta med de allra tidigaste cellerna, denna studie har skapat stamcellslinjer som kan bilda både embryonala och alla extra-embryonala celler. Metoderna och insikterna från denna studie på möss kan användas för att upprätta kulturer av liknande stamceller från andra däggdjursarter, inklusive de där inga ES- eller iPS -cellinjer är tillgängliga än. Forskningen har också stora konsekvenser för mänsklig regenerativ medicin eftersom stamceller med förbättrad utvecklingspotential öppnar nya möjligheter. Ytterligare forskning på detta område är avgörande, så att vi korrekt kan utforska potentialen hos dessa celler. "