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Wissenschaftler kartieren die DNA-Geschichte der Zelle auf embryonalen Ursprung

Die Befruchtung eines Eies führt zu einer genetisch einzigartigen Zelllinie, die sich entfaltet, wenn Zellteilung stattfindet - und schließlich einen reifen Organismus bildet, der im Falle des Menschen etwa 100 Millionen Millionen Zellen umfasst. In der Zwischenzeit akkumuliert zelluläre DNA über die Lebenszeit des Organismus Mutationen, die nicht von der Eltern-DNA vererbt werden - diese sogenannten "somatischen" Mutationen tragen eine Aufzeichnung der Lebenserfahrungen jeder Zelle.

Jetzt haben Wissenschaftler in Großbritannien einen Weg gefunden, die genetische Lebensgeschichte einzelner Zellen bis zu ihrem Ursprung in der befruchteten Eizelle zu rekonstruieren. Sie berichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Natur.

Die Leistung könnte uns helfen, Krankheiten wie Krebs besser zu verstehen, wie der leitende Autor Mike Stratton, Professor und Direktor des Wellcome Trust Sanger Institute in Cambridge erklärt:

"... Indem wir uns die Anzahl und Arten von Mutationen in jeder Zelle anschauen, können wir ein Tagebuch in DNA über das, was jede gesunde Zelle während ihres Lebens erfahren hat, erhalten und dann untersuchen, wie sich dies im Bereich der menschlichen Krankheiten verändert . "

Das Team sequenzierte DNA von Zellen aus verschiedenen Arten von Gewebe

In ihrer Arbeit erläutern Prof. Stratton und Kollegen, wie sie den Ansatz entwickelten, indem sie Zellen aus dem Magen, dem Dickdarm und dem Dünndarm sowie die Prostata von Mäusen untersuchten.

Sie kultivierten die einzelnen Zellen, um genug DNA zu produzieren, um eine ausreichend genaue Genomsequenzierung durchzuführen.

Wenn sie die Zell-DNA von einem Gewebetyp mit dem eines anderen verglichen, fanden sie Unterschiede in der Anzahl der Mutationen, die die verschiedenen Zellen angesammelt hatten - was vermutlich auf Unterschiede in den Zellteilungsraten zurückzuführen ist.

Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, akkumuliert ihre DNA kleine Veränderungen. Denken Sie daran, eine Seite des Schreibens zu transkribieren - es gibt eine kleine Chance, dass ein paar Tippfehler oder zufällige Änderungen einschleichen. Jetzt denken Sie an Millionen von Seiten und transkribieren sie alle wieder und wieder.

Muster - sowie Raten - der Mutation variierten zwischen den Zelltypen

Aber das Team fand heraus, dass nicht nur die Anzahl der Mutationen bei den verschiedenen Zelltypen unterschiedlich war, sondern auch die Muster. Sie sagen, dass dies darauf hindeutet, dass die Zellen verschiedenen Arten von DNA-Schäden und -Reparatur ausgesetzt waren, was ihre unterschiedlichen Lebenserfahrungen widerspiegelt.


Da nicht nur die Anzahl der Mutationen bei den verschiedenen Zelltypen unterschiedlich war, sondern auch die Muster, schlägt das Team vor, dass die Zellen verschiedenen Arten von DNA-Schäden und -Reparatur ausgesetzt waren.

Zurück zur Dokumentenanalogie - der Körper versucht, Kopierfehler, die sich bei DNA-Reparaturprozessen einschleichen, zu korrigieren - ähnlich wie Korrektoren, die Typoskripte überprüfen.

Anhand der Anzahl und Arten von Mutationen in der DNA einer Zelle konnte das Team herausfinden, ob es sich nur wenige oder viele Male geteilt hatte - und auch die Abdrücke oder "Signaturen" von DNA-Schäden erkennen, die die Zelle durchlaufen hatte das Leben des Organismus.

Die andere Sache, die sie taten, war, das Mutationsmuster und die Raten zwischen den verschiedenen Zelltypen zu vergleichen, was ihnen half, einen detaillierten Entwicklungsbaum vom befruchteten Ei abzubilden.

Die Autoren weisen darauf hin, dass sie mit gesunden Mäusen arbeiten, aber wenn die Mutationsraten bei Menschen ähnlich sind, könnte es gut möglich sein, ihre Methoden zu verwenden, um die Lebensgeschichten von menschlichen Zellen zu untersuchen.

Der erste Autor Dr. Sam Behjati, ebenfalls vom Sanger Institute, sagt:

"Wenn wir besser verstehen können, wie normale, gesunde Zellen mutieren, wenn sie sich über die Lebenszeit einer Person teilen, erhalten wir einen grundlegenden Einblick in das, was als normal angesehen werden kann und wie sich das von dem unterscheidet, was wir in Krebszellen sehen."

Inzwischen, Medizinische Nachrichten heute kürzlich berichtet, wie Forscher den Weg für virusähnliche DNA-Nanogeräte ebnen, um Krankheiten zu diagnostizieren und Medikamente herzustellen. Eines der Hindernisse, um "intelligente DNA-Nanoroboter" zu verwenden, um Krankheiten wie Krebs oder Zielarzneimittel direkt ausgewählten Tumoren zu diagnostizieren oder sie sogar an Ort und Stelle herzustellen, war, wie sie dazu gebracht werden können, sich dem Immunsystem zu entziehen. In dieser neuen Studie zeigt ein Team des Harvard's Wyss Institute für biologisch inspiriertes Ingenieurwesen in Boston, MA, wie.

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