Knochenmark enthält biologische Fabriken, die Pumpe aus Milliarden von neuen Blutzellen täglich. Das nicht-Blut-Zellen, die Aufrechterhaltung dieser Produktion haben auch das Potenzial zur Erzeugung von Knochen, Fett und Knorpel. Diese Ausgabe beginnt alles von Stammzellen, die die Fähigkeit zur Differenzierung in verschiedene Arten von Zellen.
Die Kenntnis der Gene, die diese Steuern die Differenzierung und die Wege, die Zellen nehmen zu Ihrer endgültigen, differenzierte Formen ist eine wichtige biologische Frage, weil dysregulation dieser Prozess ist verbunden mit Krankheiten-wie übergewicht, Osteoporose, Krebs, zahn-Verlust und Alterung. Die Kenntnis der Mechanismen, die zu regulieren Zell-Differenzierung führen könnte zu einem besseren Verständnis der Pathogenese dieser Erkrankungen und schließlich zu neue Behandlungen. Aber die Suche ist schwierig, weil Knochenmark ist eine komplexe Mischung von Zellen, die in kleinen Nischen und mit weitgehend unbekannten Interaktionen und Beziehungen.
Die Forschung, geführt von Robert Welner, Ph. D., assistant professor in der Universität von Alabama in Birmingham Abteilung für Hämatologie und Onkologie, hat nun zugeordnet deutliche Knochenmark-Nische Bevölkerung und Ihre Differenzierung Pfade für die Knochenmark-Fabrik, die beginnt von mesenchymalen Stromazellen und endet mit drei Arten von Zellen — die Fettzellen, Knochen-making-Zellen und Knorpel-making-Zellen. Jeweils die Zellen sind sogenannte Adipozyten, Osteoblasten und Chondrozyten. Diese nicht-hämatopoetischen Zellsystem unterscheidet sich von anderen Produktionslinie im Knochenmark — der hämatopoetischen system-das macht die roten Blutkörperchen, Blutgerinnung Zellen und Zellen des Immunsystems.
Welner und Kollegen an der UAB, der Harvard Medical School und Beth Deaconess Medical Center, Boston, veröffentlichte Ihre Ergebnisse in Cell Reports. Ihre wichtigste recherche-tool war die single-cell-RNA-Sequenzierung festgestellt, die die mRNA-Transkripte von Genen, die in 2,847 einzelnen Zellen im Knochenmark der nicht-blutbildenden Systems. Durch Sequenzierung dieser RNAs, die Forscher sagen könnte, welche Gene hatte schon ein-oder ausgeschaltet in den verschiedenen Stufen, die auf Differenzierung Wege.
“Die single-cell-RNA-Sequenzierung gen-Ausdruck-profile generiert, die es erlauben, ein Echtzeit-Darstellung von dynamischen Prozessen im Zusammenhang mit dem Schicksal Entscheidungen innerhalb der Knochenmark-mikroumgebung,”, sagte Welner, der auch ein associate scientist mit der O ‘ Neal Comprehensive Cancer Center an der UAB. “Unsere Studie bietet eine Landschaft für ein besseres Verständnis der transkriptionellen Netzwerke regulieren die Differenzierung von Knochenmark-mikroumgebung der Zellen.”
Als wesentliches Ergebnis wurde eine detaillierte Charakterisierung der drei verschiedenen Pfade, die in einem einfachen, verzweigten Hierarchie der Differenzierung, ausgehend von mesenchymalen Stammzellen oder MSCs, und endend mit Prä-Adipozyten, die pro-Osteoblasten und pro-Chondrozyten. In allen ermittelten Sie sieben verschiedene Zelle Staaten in beiden Verzweigungen die Wege. Ein Zweig wurde von MSCs zu Adipozyten Vorläuferzellen zu Prä-Adipozyten. Der andere war von MSCs zu Osteoblasten/Chondrozyten-Vorläuferzellen zu Prä-Osteoblasten/Chondrozyten, und schließlich ein split entweder pro-Osteoblasten oder pro-Chondrozyten.
Für jede dieser einzigartigen Subpopulationen, Sie identifizierten gensignaturen, und es wurde gezeigt, wie verschiedene Transkriptionsfaktoren — gen Kontrolle Proteinen verändern, die rate der Transkription von DNA zu mRNA — Einfluss Schicksal, Entscheidungen zu spezifischen Knochenmark-Linien. Das dataset schufen die Forscher und die Analyse-Werkzeuge, die Sie verwendet werden, sind öffentlich zugänglich und dienen als Ressource für zukünftige Studien zur Untersuchung Stroma-Zell-Differenzierung.
Eine wichtige Kontrolle in der Forschung, Welner sagt, und eine, die verwendet werden, sollten alle single-cell-RNA-Sequenzierung Studien und validierungsstudien. Diese enthalten Schicksal-markierte Reporter und knockdowns von Transkriptionsfaktoren zuvor berichtet, zu regieren, Knochen und Fett, Differenzierung. Die knockdowns Forschern erlaubt, assay Differenzierung in der Zellkultur für die Linien, die Sie identifiziert durch single-cell-RNA-Sequenzierung. Die Validierung der Studien von Welner und Kollegen, die alle unterstützt, die Erkenntnisse aus Ihren single-cell-RNA-Sequenzierung.
