En serie studier ledda av Monash University-forskaren docent Jose Polo har den här veckan belyst viktiga, ännu tidigare oklart, aspekter av cellomprogrammering.

Cellomprogrammering, där en typ av cell kan omvandlas till nästan vilken annan typ av cell i människokroppen, revolutionerar medicinen. Det ger forskare kapacitet teoretiskt att skapa någon vävnad för att reparera skadade organ som hjärtat eller levern, eller för användning vid transplantation.

Under 2006, de japanska forskarna som gjorde den nobelprisvinnande upptäckten av inducerade Pluripotent Stem (iPS) -celler identifierade en uppsättning av fyra transkriptionsfaktorer som kunna göra vilken cell som helst till iPS-celler. Dessa iPS -celler, som med embryonala stamceller, har potential att producera vilken cell som helst i kroppen, men undviker användningen av embryon eller riskerar att bli avvisad av patientens kropp, en begränsning av transplantation.

Ändå mer än ett decennium senare var det fortfarande inte helt förstått exakt hur dessa omprogrammeringsfaktorer fungerar.

"Du behöver inte känna till mekanik för att köra bil från A till B, men om något går fel eller du vill förbättra bilens prestanda, då behöver du veta hur en bil fungerar för att fixa eller förbättra den, sa docent Polo.

Anmärkningsvärt, och ett bevis på den världsledande forskning som bedrivs i hans labb, två av docent Polos studier publicerades inom en vecka efter varandra i välrenommerade Cell Press-tidskrifter, upptäcker nya bevis i detta decennielånga mysteriet, medan en tredje relaterad studie publicerades i slutet av förra månaden Naturmetoder .

Monashs Biomedicine Discovery Institute (BDI) och Australian Regenerative Medicine Institutes docent Polo är experter inom området iPS-celler.

Den första studien, publiceras denna vecka i Cellrapporter , är resultatet av ett internationellt samarbete ledd av docent Polo och Dr Owen Rackham från Duke-NUS Singapore. Den byggde på en historisk forskning om iPS-celler som docent Polo genomförde 2012 och som beskrev en "färdplan" över vad som hände i processen att omprogrammera fibroblaster (hudceller) till stamceller.

"Innan vår studie 2012 var det en svart låda om hur fibroblasterna som användes för omprogrammering blev iPS-celler - vi spårade färdplanen för vad som hände, " sa docent Polo.

I detta nya verk, teamet fann att färdplanen inte var densamma för alla celltyper.

Använda fibroblaster, neutrofiler (vita blodkroppar) och keratinocyter (en annan hudcellstyp) från djurmodeller, forskarna avslöjade att vägen till pluripotens berodde på den ursprungliga celltypen.

Monash BDI:s biolog Dr Christian Nefzger, gemensam förstaförfattare på tidningen med bioinformatikern Dr Fernando Rossello, sa att resultaten har viktiga konsekvenser för forskningen.

"Att studera hur olika celltyper omvandlas till pluripotenta stamceller visade att vi måste titta genom olika linser för att heltäckande förstå och kontrollera processen, " sa Dr Nefzger.

Den andra studien, publiceras idag i Cellstamcell , ledd av docent Polo och professor Ryan Lister från University of Western Australia, avslöjade hur omprogrammeringstranskriptionsfaktorerna slår på specifika gener "på" eller "av", eller "öppna" eller "stäng" dem.

De Cell stamcell studien ger en förklaring av hur dessa faktorer gör sitt jobb.

Gener är en del av kromatinet, ett komplex av DNA och proteiner som bildar kromosomer i cellkärnan. Forskarna kunde förklara mekanismerna bakom en process där omprogrammeringsfaktorerna går in i områden på kromatinet som öppnar och stänger.

"Detta har avslöjat områden av kromatin och transkriptionsfaktorer som vi tidigare inte visste var viktiga för pluripotens, " sa docent Polo.

"Nu när vi vet att de är betydande, vi kan studera dessa områden mer i detalj och se vilken roll de kan spela i utvecklingen, regenerering eller till och med cancer, " han sa.

Medförfattare, Monash BDI:s Dr Anja Knaupp tillade:"Genom våra molekylära analyser kan vi nu bättre förstå och följaktligen förbättra omprogrammeringsprocessen som är avgörande om vi så småningom vill flytta denna teknologi till kliniska tillämpningar, sa Dr Knaupp.

Docent Polo sa att sådana fynd kan bana väg i framtiden för vävnader att återskapas i människokroppen snarare än i laboratoriet, för produktion av "syntetiska celler" med egenskaper som är skräddarsydda för behoven hos forskare eller kliniker, eller för framställning av läkemedel som efterliknar dessa faktorer.

"Varje lager vi lägger till hjälper oss att ta ett steg framåt, " han sa.

Förra månadens tidning in Naturens metoder karakteriserat och etablerat ett protokoll för att skapa en form av mänskliga iPS-celler - "naiva" celler - som mest liknar de första cellerna i ett mänskligt embryo.