Tratti appena descritti di DNA super-silenziato rivelano un nuovo approccio per riprogrammare l'identità cellulare da utilizzare negli studi di medicina rigenerativa e un giorno in clinica, secondo uno studio in Cellula molecolare la scorsa settimana dagli investigatori della Perelman School of Medicine dell'Università della Pennsylvania.

"Nel passato, la maggior parte dei laboratori, compreso il mio, utilizzato attivatori genici per attivare un nuovo programma per cambiare l'identità in una determinata cellula, ", ha affermato l'autore senior Ken Zaret, dottorato di ricerca, direttore del Penn Institute for Regenerative Medicine e professore di biologia cellulare e dello sviluppo. "Il nostro studio mostra che in alcuni casi sarà necessario smontare il meccanismo di repressione genica di una cellula per attivare geni importanti per riprogrammare l'identità di una cellula".

Il team ha tentato di riprogrammare le cellule della pelle per creare nuove cellule epatiche. Le conversioni di un tipo di cellula in un altro di solito hanno basse efficienze, e questo studio ne identifica una ragione. L'obiettivo a lungo termine di questa ricerca preclinica è quello di essere in grado di ricostituire il tessuto epatico malato con tessuto sano derivato da un tessuto diverso, come le cellule della pelle, dallo stesso individuo in un processo chiamato riprogrammazione cellulare diretta

Il laboratorio Zaret ha districato una forma estrema di silenziamento genico, aprendo regioni di DNA strettamente avvolto che è difficile da raggiungere per gli attivatori per attivare determinati geni. Hanno trovato le regioni caratterizzando un aumento della reticolazione chimica dovuta al fatto che il DNA è più compattato nell'impalcatura delle regioni represse dei cromosomi

"Pensa a un pezzo di lenza che è stato usato per un po', con diversi nodi lungo la sua lunghezza, " Zaret ha detto. "Le aree annodate sono regioni più facilmente reticolabili, riflettendo che sono aree del DNA super-silenziate".

Affinché il corpo mantenga i suoi oltre 200 diversi tipi di cellule, le cellule devono attivare geni specifici del loro tipo e contemporaneamente reprimere geni di tipi alternativi. La maggior parte dei geni nelle regioni del DNA silenziate (non disponibili per essere "letti" e trasformati in una proteina) sono in genere funzioni non utilizzate dal tipo di cellula attuale. Zaret lo paragona all'assicurazione così le cellule non confondono la loro identità, che potrebbero indurre problemi come incontrollato, replicazioni di cellule cancerose, o in modo che i geni del cervello o del fegato non vengano espressi nelle cellule della pelle, Per esempio.

Il team ha caratterizzato le proteine ​​che aiutano a "annodare" le regioni e ha scoperto che erano più complesse del previsto. "Abbiamo trovato più tipi di proteine ​​diverse di quanto pensavamo di fare, " disse Zaret. Per fare questo, hanno attivato l'attività di geni una volta silenziati nelle cellule della pelle umana cresciute in coltura per vedere se il dominio annodato si sarebbe aperto più facilmente quando ciascuno di essi fosse stato eliminato. Delle 50 proteine ​​testate, alcuni sono anche mutati in malattie neurodegenerative come la malattia di Lou Gehrig.

"Mentre la maggior parte dei geni di riprogrammazione non si trova in queste regioni super silenziose del DNA, i geni molto importanti sono; quindi questo ci dà un nuovo modo di pensare alla riprogrammazione, " Ha detto Zaret. L'obiettivo finale del loro studio è trovare modi più efficienti per riprogrammare un tipo di cellula in un altro risvegliando i geni silenziati e aggiungendo attivatori.