Výzkum schizofrenie se ponoří do Petriho misky

Podmínky, které je obtížné studovat - jako je schizofrenie, autismus a Alzheimerova choroba - lze nyní bezpečně a efektivně analyzovat pomocí inovativní metody určené k získání zralých mozkových buněk z přeprogramovaných kožních buněk, podle výzkumu zveřejněného v časopise Výzkum kmenových buněk.

"Je zřejmé, že nechceme odstraňovat mozkové buňky někoho, na čem bychom mohli experimentovat, takže opětovné vytvoření mozkových buněk pacienta v Petriho misce je další nejlepší věc pro výzkumné účely a screening léků," uvedl vedoucí výzkumu Gong Chen, Ph. D., profesor biologie na Penn State University.

"Nejzajímavější částí tohoto výzkumu je to, že nabízí příslib přímého modelování nemocí, což umožňuje v Petriho misce vytvářet zralé lidské neurony, které se chovají podobně jako neurony, které přirozeně rostou v lidském mozku."

Chen věří, že tato metoda by mohla vést k individuální léčbě jednotlivých pacientů na základě jejich vlastních genetických a buněčných informací. Řekl, že v předchozím výzkumu vědci našli způsob, jak přeprogramovat kožní buňky od pacientů, aby se staly nespecializovanými nebo nediferencovanými pluripotentními kmenovými buňkami (iPSC).

"Pluripotentní kmenová buňka je druh prázdné břidlice," řekl Chen. "Během vývoje se takové kmenové buňky diferencují na mnoho různých specializovaných typů buněk, jako jsou svalové buňky, mozkové buňky nebo krevní buňky." Po generování iPSC z kožních buněk je tedy vědci mohou kultivovat, aby se z nich staly mozkové buňky nebo neurony, které lze bezpečně studovat v Petriho misce. “

Nyní v nové studii vědci našli způsob, jak mnohem efektivněji diferencovat iPSC na zralé lidské neurony a generovat buňky, které se v mozku chovají jako neurony. Chen vysvětlil, že ve svém přirozeném prostředí se neurony vždy nacházejí v těsné blízkosti hvězdicových buněk zvaných astrocyty, které jsou v mozku hojné a pomáhají neuronům správně fungovat.

"Protože neurony sousedí s astrocyty v mozku, předpovídali jsme, že tento přímý fyzický kontakt může být nedílnou součástí neuronového růstu a zdraví," řekl Chen.

Aby tuto hypotézu otestoval, tým začal kultivací nervových kmenových buněk odvozených z iPSC, což jsou kmenové buňky, které mají potenciál stát se neurony. Tyto buňky byly kultivovány na vrstvě astrocytů silné jedné buňky, takže se tyto dva typy buněk fyzicky dotýkaly.

"Zjistili jsme, že tyto neurální kmenové buňky kultivované na astrocytech se mnohem efektivněji diferencovaly na zralé neurony," řekl Chen a porovnal je s jinými nervovými kmenovými buňkami, které byly kultivovány samostatně v Petriho misce. "Bylo to skoro, jako by astrocyty povzbuzovaly kmenové buňky, říkaly jim, co mají dělat, a pomáhaly jim plnit jejich osud stát se neurony."

Vědci dále použili metodu záznamu elektrofyziologie, aby ukázali, že buňky pěstované na astrocytech měly mnohem více synaptických událostí - signály vyslané z jedné nervové buňky do ostatních. Poté, po jediném týdnu, začaly nově diferencované neurony spalovat akční potenciály - rychlý elektrický excitační signál, který se vyskytuje ve všech neuronech v mozku.

Nakonec vědci přidali lidské neurální kmenové buňky do směsi s myšími neurony. "Zjistili jsme, že už po jednom týdnu došlo mezi myší neurony a lidskými neurony k velkému" vzájemnému rozhovoru "," řekl Chen.

Vysvětlil, že „cross-talk“ nastává, když jeden neuron kontaktuje své sousedy a uvolní neurotransmiter, aby moduloval aktivitu svého souseda.

"Předchozí vědci mohli získat mozkové buňky pouze od zemřelých pacientů, kteří trpěli nemocemi, jako je Alzheimerova choroba, schizofrenie a autismus," uvedl Chen. "Nyní mohou vědci odebrat kožní buňky žijícím pacientům - bezpečný a minimálně invazivní postup - a převést je na mozkové buňky, které napodobují aktivitu vlastních mozkových buněk pacienta."

S touto metodou by lékaři věděli, jak by určitá droga ovlivnila vlastní mozkové buňky konkrétního pacienta, aniž by drogu vůbec vyzkoušela - čímž by se eliminovalo riziko závažných vedlejších účinků.

"Pacient může být jeho vlastním morčatem pro návrh jeho vlastní léčby, aniž by musel být přímo experimentován," řekl.

Zdroj: Výzkum kmenových buněk