Obljuba o matičnih celicah; Nove dokaze kažejo, da lahko celice pomagajo pri zdravljenju številnih motenj, vključno s paralizo in rakom možganov | 2020

Vsebina:

Anonim

Pokazalo se je, da embrionalne matične celice obnovijo gibanje po paralizi. Pri genskem inženirstvu lahko matične celice delujejo kot sofisticirani sistemi za prenos beljakovin. Znanstveniki so jih uporabili za dostavo GDNF, dejavnika, ki pomaga pri preživetju nevronov, ki so jih napadli Parkinsonova in Huntingtonova bolezen. Druga skupina jih je uporabila za iskanje in uničenje možganskih tumorskih celic. Norveška skupina je dokazala, da imajo celo pri odraslih živčne matične celice moč, da postanejo delujoči nevroni.

Znanstveniki na Univerzi v Kaliforniji, Irvine, so v paraliziranih odraslih podganah obrnili poškodbe hrbtenjače, kar jim je omogočilo, da ponovno hodijo. Raziskovalci, pod vodstvom dr. Hansa Keirsteada, so uporabili človeške embrionalne matične celice, ki imajo potencial, da postanejo celični tip v celotnem telesu - in jih spremenijo v oligodendrocite - tip celice v možganih. Oligodendrociti tvorijo maščobno snov mielin, ki izolira dolge žične podaljške živčnih celic, imenovanih aksoni. Oligodendrociti se ovijejo okoli teh aksonov, tako da se električni signali hitro prenesejo v druge celice v možganih in telesu.

Poškodba hrbtenjače povzroči prerez aksonov, prekinitev informacijskega vezja in paralizo. Tudi če so nevroni sposobni obnoviti nove aksone, potrebujejo oligodendrocite, da tvorijo nov mielin. »S presaditvijo novih oligodendrocitov smo popravili izgubljeno izolacijo,« pravi Keirstead.

Raziskovalci so manipulirali z matičnimi celicami človeških zarodkov, da postanejo oligodendrocitne matične celice (OPC), vmesni korak, preden postanejo oligodendrociti. Ko so celice implantirane v živčni sistem, so celice končale zorenje.

Ko so OPC-ji presadili v podgane samo sedem dni po poškodbi hrbtenjače, so podgane ponovno pridobile sposobnost hoditi devet tednov kasneje. Podgane, ki so morale počakati do deset tednov po poškodbi, pa se s presaditvijo niso izboljšale. Keirstead pravi, da celice, ki tvorijo brazgotine, lahko blokirajo ponovno izolacijo aksonov z oligodendrociti. »Starejše poškodbe hrbtenjače so še ena ovira, ki jo moramo še premagati,« pravi. »Prihodnje študije lahko najdejo pot okoli te ovire.«

Širši dosežek tega dela, pravi Keirstead, je generacija zelo čiste populacije oligodendrocitov iz človeških izvornih celic. Prejšnja prizadevanja za zbiranje oligodendrocitov iz človeških plodov so privedla do vzorcev, kontaminiranih z drugimi tipi celic in oligodendrociti na različnih stopnjah razvoja. Ta čista populacija bo raziskovalcem omogočila raziskati vrednost uporabe oligodendrocitov v drugih aplikacijah.

V drugem delu so znanstveniki z Univerze v Wisconsinu v Madisonu rešili celice, ki so napadene s Parkinsonovo boleznijo in Huntingtonovo boleznijo. Obe bolezni sta motnja gibanja, ki posebej ubija nevrone, ki uporabljajo nevrotransmiter dopamin. »Zamenjava dopaminskih nevronov z embrionalnimi matičnimi celicami je že dolgo sveti gral,« pravi dr. Clive N. Svendsen. "Toda presaditev matičnih celic lahko povzroči resne težave, vključno s tumorji in diskinezijami ali motnjami v gibanju mišic."

Torej namesto nadomeščanja dopaminskih celic je ona in njeni kolegi našli način, kako zagotoviti podporo nevronam, ki so bili napadeni. Nevroni dopamina potrebujejo za preživetje nevrotrofni faktor (GDNF), pridobljen iz gliala. Torej, tudi če bi matične celice lahko uspešno uvedli v možgane odraslih, bi verjetno potrebovali GDNF. Toda v prejšnji študiji je skupina Berhstock pokazala, da lahko samo GDNF obnovi delovanje nevronov, ki jih je prizadela Parkinsonova bolezen.

V tej prejšnji študiji so raziskovalci GDNF dostavili možganom bolnikov z uporabo črpalke in majhnim katetrom, ki je bil vsajen v putamen, področje možganov, ki ga je močno prizadela Parkinsonova bolezen. Ker pa je bil sistem dostave tako lokaliziran, GDNF ni potoval daleč. Kljub temu so se izboljšali simptomi bolnikov in nevroni dopamina.

"Mislili smo, da bi resnične celice lahko bolje prenesle GDNF v možgane," pravi Svendsen. Skupina je razmišljala o uporabi embrionalnih matičnih celic, vendar so ugotovili, da lahko povzročijo tumorje in diskinezijo, zato so poskusili nevralne matične celice. Te celice nimajo dovolj velikega potenciala za embrionalne matične celice, lahko pa postanejo astrociti, vrsta glijalnih celic v možganih. Najbolje je, da ne povzročajo tumorjev.

„Želeli smo uporabiti gensko spremenjene matične celice kot organske GDNF-mini črpalke“, pravi Svendsen. Da bi dobili astrocite za proizvodnjo in dostavo GDNF, so jim dali gen za rastni faktor in še en gen, ki deluje kot "stikalo za vklop / izklop" za proizvodnjo GDNF. Raziskovalci so lahko kontrolirali sproščanje GDNF z antibiotikom doksiciklina. Zmanjšali so proizvodnjo GDNF preprosto z dajanjem zdravila živalim, nato pa so ponovno začeli s proizvodnjo GDNF z umikom zdravila.

Potem so gensko spremenjene astrocite presadili v možgane podgan, ki so služili kot živalski modeli Parkinsonove bolezni ali Huntingtonove bolezni. GDNF, ki ga proizvajajo ti astrociti, je povzročil, da so dopaminski nevroni sprožili nova vlakna in prenesli GDNF nazaj v telesa nevronskih celic, znake izboljšanega zdravja in delovanja nevronov. »Študija dokazuje, da se lahko ta način dajanja uporablja kot klinično orodje za Parkinsonovo in Huntingtonovo bolezen,« pravi Svendsen.

Druga skupina znanstvenikov je uporabila izjemno sposobnost človeških nevronskih matičnih celic, da bi se domovale v škodljivih možganskih tumorjih. Evan Snyder, dr. Med., Inštituta Burnham v San Diegu in njegovi sodelavci na Univerzi Yonsei v Južni Koreji so odraslim mišim vsadili nevralne matične celice in opazovali, kako napadajo možganske tumorje.

Kancerozni tumorji se hitro premikajo po možganih. »Tumorji možganov so popolnoma neobdelljivi, ker so tako migracijski,« pravi Snyder. »Neizogibno so smrtonosne, ker se lahko izognejo celo najobsežnejši kirurški eksciziji in terapijam. Nevronske matične celice so edinstveno pripravljene na zdravljenje tumorjev, ker se celice privlačijo na področja nenormalnosti. "

Raziskovalci so uporabili genetski inženiring, da so celice spremenile v dostavna sredstva za terapevtska sredstva. Vstavili so gen za ligand, ki inducira apoptozo, povezano s faktorjem tumorske nekroze (TRAIL). Ta snov, ki jo izločajo implantirane matične celice, je kot kriptonit za nevarne tumorske celice.

Znanstveniki so preučevali najbolj smrtonosni tip možganskega raka: intrakranialni glioblastom. Odrasli miši s tumorji so prejeli presadke matičnih celic, ki so lahko dostavile TRAIL. Matične celice so potovale po celotnem glavnem mestu tumorja in celo do satelitskih lokacij raka, imenovanih metastaze. Matične celice so napadle rak in dramatično zmanjšale velikost tumorja.

"Zdravljenje možganskih tumorjev je morda najbolj obetavna uporaba matičnih celic," pravi Synder. "To je resnično" nizko obešen plod "na terenu."

V drugih raziskavah so znanstveniki iz univerzitetne bolnišnice v Oslu pokazali, da celo odrasli nosijo izvorne celice, ki lahko postanejo pravi nevroni. Skozi naše življenje se nevronske matične celice rodijo v ventrikularnem območju, območja znotraj izkopanih prostorov v možganih, ki vsebujejo cerebrospinalno tekočino. Več skupin raziskovalcev je opazovalo, kako te celice dozorevajo v nevrone. Toda pravi preizkus funkcije nevrona - električna prevodnost - še ni bil viden.

Iver Langmoen, MD, in njegovi kolegi so zbrali odrasle nevralne matične celice iz ventrikularnega območja pri bolnikih, ki so imeli operacijo na možganih. V laboratoriju so izvorne celice tvorile agregate, imenovane nevrosfere, ki jih je treba ločiti pred naslednjimi delitvami. Po nekaj generacijah so raziskovalci zdravili celice z mešanico hranil, ki jim pomagajo razlikovati se v nevrone.

Uporabili so drobno elektrodo za merjenje električne aktivnosti posameznih nevronov. Ta tehnika, imenovana elektrofiziologija s krpastimi objemkami, je pokazala, da so celice dejansko sprožile akcijski potencial, električni podpis nevrona. Celice sproščajo tudi glutamat, enega najpomembnejših nevrotransmiterjev v možganih. Poleg tega so nevroni izražali glutamatne receptorje, kar kaže, da lahko poleg pošiljanja občutijo glutamatergična sporočila.

Končni dokaz, da so celice lahko komunicirale kot nevroni, je izhajal iz poskusov, v katerih so raziskovalci hkrati zabeležili električno aktivnost iz parov sosednjih nevronskih celic. To je utrdilo idejo, da so celice uporabljale klasični nevronski mehanizem prenosa.

»Matične celice človeških možganov odraslih se lahko razvijejo v funkcionalne nevrone in vzpostavijo mreže,« pravi Langmoen. Raziskovalci upajo, da bodo raziskali možnost avtotransplantacije, v kateri bi se nevralne matične celice, zbrane iz možganov pacienta, lahko pomnožile v laboratoriju in nato vrnile v možgane te osebe. »Takšen scenarij bi preprečil etične in imunološke zaplete, povezane z zdravljenjem embrionalnih matičnih celic,« pravi Langmoen.