Jak donoszą naukowcy z UCSF, kluczowy rodzaj ludzkich komórek nerwowych, wytworzony w laboratorium, rozwija się bezproblemowo po transplantacji do mózgu myszy.

Odkrycie to sugeruje, że te komórki mogą pewnego dnia znaleźć zastosowanie w leczeniu choroby Parkinsona, epilepsji a nawet choroby Alzheimera, jak również mogą okazać się pomocne w leczeniu schorzeń związanych z uszkodzeniem rdzenia kręgowego i towarzyszącym mu bólem i wzmożonym napięciem mięśni.

“Uważamy, że ten konkretny rodzaj komórek może być użyteczny w leczeniu wielu typów zaburzeń neurorozwojowych oraz neurodegeneracyjnych”, wyjaśnia Arnold Kriegstein, doktor nauk medycznych, dyrektor Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research na UCSF oraz współautor publikacji, która ukazała się w majowym wydaniu czaspoisma Cell Stem Cell.

Badacze wygenerowali i przetransplantowali rodzaj ludzkich progenitorowych komórek mózgowych nazwanych przyśrodkowymi komórkami zwojowymi wzgórza (medial ganglionic eminence; MGE). Z relacji naukowców wynika, że rozwój komórek MGE w mózgu myszy naśladuje to, co pojawia się podczas rozwoju mózgu u ludzi.

Kriegstein widzi komórki MGE jako potencjalną szansę na kontrolowanie pewnych układów neuronalnych, które podczas niektórych chorób nerwowych stają się nadaktywne. W przeciwieństwie do innych berwowych komórek macierzystych, które mogą tworzyć wiele typów komórek – i które w konsekwencji mogą być mniej podatne na ich kontrolowanie – komórki MGE są zaprogramowane do produkcji komórek nerwowych zwanych interneuronami. Interneurony integrują się z mózgiem i powodują kontrolowane zatrzymanie aktywności równoważąc działanie układu nerwowego.

Do wygenerowania komórek MGE w laboratorium, naukowcy rzetelnie kierowali różnicowaniem pluripotencjalnych komórek macierzystych, pochodzących albo z ludzkich zarodkowych komórek macierzystych, lub też indukowali powstawanie pluripotencjalnych komórek macierzystychz ludzkiej skóry. Te dwa rodzaje komórek macierzystych mają praktycznie nieograniczony potencjał, aby stać się każdym typem komórek ludzkich. Gdy zostały one przetransplantowane do szczepu myszy, który nie odrzuca ludzkich tkanek, przetrwały one w mysim przodomózgowiu, zostały zintegrowane w mózgu tworząc połączenia z komórkami nerwowymi gryzoni i dojrzewały stając się spacjalistycznymi podtypami interneuronów.

“Odkrycie to może służyc jako model do badania ludzkich chorób, w których wykryto wadliwe dojrzewanie interneuronów” tłumaczy dr Kriegstein i dodaje, że metody wypracowane przez naukowców mogą byc stosowane do generowania ogromnej ilości ludzkich komórek MGE wystarczających do uruchomienia potencjalnych badań klinicznych.

Kriegstein nad badaniami współpracował z Arturo Alvarez-Buylla, profesorem UCSF w zakresie neurochirurgii, profesorem psychatrii UCSF Johnem Rubensteinem oraz znajdującymi się na stażach podoktorskich w UCSF doktorami Corym Nicholasem oraz Jiadong Chenem.

Nicholas wykorzystywał kluczowe czynniki wzrostu oraz inne związki, aby kierować dojrzewaniem i pozyskiwaniem interneuronów podobnych do MGE. Chen wykorzystywał pomiary elektryczne do studiowania fizjologicznych właściwości interneuronów, jak również wykształcania synaps pomiędzy nimi.

Potencjalne możliwości użycia komórek MGE

Badania poprzedzające bieżące odkrycia, prowadzone przez doktora anatomii z UCSF Allana Basbauma, zakładały wprowadzenie mysich komórek MGE do rdzenia kręgowego myszy w celu redukcji bólu neuropatycznego. Kriegestein, Nicholas i ich współpracownicy badają teraz wykorzystanie ludzkich komórek MGE w badaniach nad bólem neuropatycznym oraz wzmożonym napięciem mięśni, jak również skupiają sie nad badaniami, które mogłyby być pomocne w walce z chorobą Parkinsona oraz epilepsją.

“Mamy nadzieję, że będziemy w stanie dostarczyć te komórki do różnych miejsc w obrębie układu nerwowego, które charakteryzują się nadaktywnością, i że będą one zintegrowane funkcjonalnie tak, aby tę nadaktywność hamować”, mówi dr Nicholas.

Naukowcy planują także wyprowadzenie komórek MGE z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych ze skóry chorych na autyzm, epilepsję, schizofrenię i chorobę Alzheimera, w celu zbadania w jaki sposób rozwój i funkcjonowanie interneuronów ulega zaburzeniu. Da to szansę na stworzenie modeli do badania określonych chorób układu nerwowego.

Tajemnica i jednocześnie wyzwaniem zarówno dla klinicznych jak i przedklinicznych badań nad ludzkimi komórkami MGE jest to, że rozwijają się one w wolniejszym tempie. W szybko rozwijających sie myszach rozwój komórek podobnych do MGE trwał od siedmiu do dziewięciu miesięcy zanim zostały uformowane podtypy interneuronów zazwyczaj występujących u człowieka w blisko momentu narodzin.

Zdaniem Kriegsteina byłoby wielce obiecującym, gdyby można było przyspieszyć nieco zegar biologiczny ludzkich komórek. Stworzyłoby to możliwości różnorodnego zastosowania otrzymanych linii komórkowych i dało nadzieję na wyleczenie, lub choćby złagodzenie przebiegu chorób u pacjentów dotkniętych chorobami układu nerwowego.

Anna Byczkowska

Przeczytaj także:

Buteleczka przypomni o zażyciu lekarstwa

Źródło:

http://www.technology.org/2013/05/09/human-brain-cells-developed-in-lab-grow-in-mice/