Kaip kamieninių ląstelių inovacijos turi pažangius neurologijos tyrimus

Vienas iš vartų veiksnių tiriant žmogaus smegenis yra gebėjimas atlikti tyrimus dėl faktiškai veikiančio žmogaus smegenų audinio. Todėl atliekama daugybė mokslinių tyrimų su graužikais kaip su žinduolių atstovais. Šio požiūrio trūkumas yra tas, kad graužikų smegenys skiriasi savo struktūra ir funkcija. Pasak Johnso Hopkinso, struktūriškai žmogaus smegenyse yra maždaug 30 proc. Neuronų ir 70 proc. Glijos, tuo tarpu pelės smegenys turi priešingą santykį [1]. MIT tyrėjai atrado, kad žmogaus neuronų dendritai elektrinius signalus perduoda kitaip nei graužikų neuronai [2]. Naujoviška alternatyva yra žmogaus smegenų audinio auginimas naudojant kamieninių ląstelių technologijas.

Kamieninės ląstelės yra nespecializuotos ląstelės, dėl kurių atsiranda diferencijuotos ląstelės. Tai palyginti neseniai atrastas 80-ųjų dešimtmetis. Embrionines kamienines ląsteles 1981 m. Pirmą kartą atrado seras Martinas Evansas iš Kardifo universiteto (JK), paskui Kembridžo universitete, 2007 m. Nobelio medicinos premijos laureate [3].

1998 m. Izoliuotas žmogaus embriono kamienines ląsteles laboratorijoje išaugino Jamesas Thomsonas iš Viskonsino universiteto Madisone ir Johnas Gearhartas iš Johns Hopkinso universiteto Baltimorėje [4].

Po aštuonerių metų Shinya Yamanaka iš Kioto universiteto Japonijoje atrado metodą pelių odos ląstelėms paversti pluripotentinėmis kamieninėmis ląstelėmis, naudodamas virusą keturiems genams įvesti [5]. Pluripotentinės kamieninės ląstelės gali išsivystyti į kitų tipų ląsteles. Yamanaka kartu su Johnu B. Gurdonu pelnė Nobelio premiją fiziologijoje ar medicinoje 2012 už atradimą, kad subrendusias ląsteles galima perprogramuoti, kad jos taptų pluripotentinėmis [6]. Ši koncepcija yra žinoma kaip sukeltos pluripotentinės kamieninės ląstelės arba iPSC.

2013 m. Europos mokslininkų mokslininkų grupė, vadovaujama Madeline Lancaster ir Juergeno Knoblicho, sukūrė trijų matmenų (3D) smegenų organoidą, naudodama žmogaus pluripotentines kamienines ląsteles, kurios „išaugo maždaug iki keturių milimetrų ir galėjo išgyventi net 10 mėnesių. . [7]. “ Tai buvo pagrindinis proveržis, nes ankstesni neuronų modeliai buvo kultivuojami 2D.

Visai neseniai, 2018 m. Spalio mėn., Tuftso vadovaujamų mokslininkų komanda išaugino 3D smegenų audinio 3D modelį, kuris bent devynis mėnesius demonstravo spontanišką nervų veiklą. Tyrimas buvo paskelbtas 2018 m. Spalio mėn Amerikos chemijos draugijos žurnalas „ACS Biomaterials Science & Engineering“ [8].

Nuo pradinio pelių kamieninių ląstelių atradimo iki 3D žmogaus neuroninių tinklų modelių auginimo iš pluripotentinių kamieninių ląstelių mažiau nei per 40 metų mokslo pažangos tempas buvo eksponentiškas. Šie 3D žmogaus smegenų audinio modeliai gali padėti paspartinti tyrimus atrandant naujus Alzheimerio, Parkinsono, Huntingtono, raumenų distrofijos, epilepsijos, amiotrofinės šoninės sklerozės (taip pat žinomos kaip ALS arba Lou Gehrigo ligos) ir daugelio kitų smegenų ligų ir sutrikimų gydymo būdus. Įrankiai, kuriuos neuromokslas naudoja tyrimams, tobulėja, o kamieninės ląstelės vaidina svarbų vaidmenį pagreitinant pažangą, kad būtų naudinga žmonijai.

Visos teisės saugomos © 2018 „Cami Rosso“.

2. Rosso, Cami. „Kodėl žmogaus smegenys demonstruoja aukštesnį intelektą?“ Psichologija šiandien. 2018 m. Spalio 19 d.

3. Kardifo universitetas. „Seras Martinas Evansas, Nobelio medicinos premija“. Gauta 2018 m. Spalio 23 d. Iš http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Širdies vaizdai. „Kamieninių ląstelių laiko juosta“. 2015 m. Balandžio – birželio mėn. Gauta 2018-10-23 iš https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. „Kaip„ iPS “ląstelės pakeitė pasaulį.“ Gamta. 2016 m. Birželio 15 d.

6. Nobelio premija (2012-10-08). „Nobelio fiziologijos ar medicinos premija 2012 m.Pranešimas spaudai]. Gauta 2018 m. Spalio 23 d. Iš https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. „Mokslininkai augina 3-D žmogaus smegenų audinius.“ MIT technologijų apžvalga. 2013 m. Rugpjūčio 28 d.

1. Cantley, Williamas L .; Du, Čuangas; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknechtas, Dominykas; Medžiotojas, Martinas; Tang-Schomer, Min D .; „Tesco“, Giuseppina; Kaplanas, Deividas L. “ Funkcionalūs ir tvarūs 3D žmogaus neuroninio tinklo modeliai iš pluripotentinių kamieninių ląstelių “.Amerikos chemijos draugijos žurnalas „ACS Biomaterials Science & Engineering“. 2018 m. Spalio 1 d.