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Los investigadores organizan las células madre basándose en un modelo computacional

Los investigadores organizan las células madre basándose en un modelo computacional

El santo grial de los avances médicos es poder crear órganos a partir de las propias células. Pero para hacer eso, los investigadores tienen que organizar las células madre en patrones predecibles, lo que ha sido una gran lucha.

La impresión 3-D es un enfoque que los investigadores están adoptando para crear órganos en las formas deseadas, pero otro nuevo se basa en el modelado computacional y es posible que pueda superar los desafíos del pasado.

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El aprendizaje automático puede ayudar a desarrollar órganos fuera de la placa de Petri

Científicos de los Institutos Gladstone y la Universidad de Boston crean un modelo computacional para conseguir que las células madre adopten las formas que deseen. La técnica podría utilizarse algún día para crear órganos. Su trabajo fue publicado en revista Sistemas celulares.

Investigadores de todo el mundo han estado utilizando células madre pluripotentes inducidas o IPS, que son similares a las células madre que se encuentran en un embrión, para desarrollar órganos en placas de Petri. Estos tallos se pueden moldear y moldear para convertirse en corazones e incluso cerebros. Ya se están utilizando en trasplantes y para modelar enfermedades. Pero no son lo mismo que crear un órgano tridimensional y funcional.

"A pesar de la importancia de la organización para el funcionamiento de los tejidos, nosotros, como científicos, hemos tenido dificultades para crear tejidos en un plato con células madre", dijo Ashley Libby, estudiante graduada del Programa de Biología de Células Madre y Desarrollo de UC San Francisco y coautora el nuevo periódico, que trabajó en el proyecto con David Joy, un estudiante de posgrado en el Programa de Posgrado conjunto en Bioingeniería de UC Berkeley y UC San Francisco (BioE). "En lugar de un tejido organizado, a menudo obtenemos una mezcla desorganizada de diferentes tipos de células".

Los investigadores confían en el sistema de edición de genes CRISPR / Cas9

Eso hizo que los investigadores se preguntaran si podrían predecir la disposición exacta de las células aplicando su conocimiento de que bloquear la expresión de dos genes diferentes cambia la disposición de las células iPS en una placa de Petri. Pero probar cada combinación llevaría demasiado tiempo, por lo que los investigadores se asociaron con Belta Lab para crear un modelo de cálculo.

Los investigadores utilizaron un sistema de edición de genes CRISPR / Cas9 y llevaron a cabo diferentes experimentos. Luego, los datos se ingresaron en un programa de aprendizaje automático diseñado para identificar patrones dentro de los datos.

"El poder de este modelo es que puede generar miles de puntos de datos que simulan cosas que podría llevarme meses hacer en un laboratorio", dijo Libby. Las simulaciones devuelven un conjunto de condiciones que podrían conducir a la disposición de las células que deseaban. Después de probar los arreglos, encontraron que el sistema de aprendizaje automático era correcto.

"Me quedé impresionado cuando vi los resultados por primera vez", dijo el Dr. Bruce Conklin, investigador principal de Gladstone que también trabajó en el nuevo estudio. "Modelar el comportamiento de las células es el Santo Grial de la biología y este artículo da un importante paso adelante para lograrlo".


Ver el vídeo: Celulas Madre Pluripotenciales Inducidas Parte 1 (Octubre 2021).