Изследването на шизофренията се гмурка в блюдото на Петри

Условия, които са трудни за проучване - като шизофрения, аутизъм и Алцхаймер - вече могат да бъдат анализирани безопасно и ефективно с иновативен метод, предназначен за извличане на зрели мозъчни клетки от препрограмирани кожни клетки, според изследване, публикувано в списанието Изследване на стволови клетки.

„Очевидно е, че не искаме да премахваме нечии мозъчни клетки, за да експериментираме, така че пресъздаването на мозъчните клетки на пациента в чашка на Петри е следващото най-добро нещо за изследователски цели и скрининг на лекарства“, каза ръководителят на изследването Гонг Чен, д-р. Д., професор по биология в Penn State University.

„Най-вълнуващата част от това изследване е, че предлага обещанието за директно моделиране на болестта, позволявайки създаването в чашка на Петри на зрели човешки неврони, които се държат много като неврони, които растат естествено в човешкия мозък.“

Чен вярва, че методът може да доведе до персонализирани лечения за отделни пациенти въз основа на собствената им генетична и клетъчна информация. Той каза, че при предишни изследвания учените са намерили начин да препрограмират кожни клетки от пациентите да станат неспециализирани или недиференцирани плурипотентни стволови клетки (iPSC).

„Плурипотентната стволова клетка е вид празен лист“, каза Чен. „По време на развитието такива стволови клетки се диференцират в много разнообразни, специализирани клетъчни типове, като мускулна клетка, мозъчна клетка или кръвна клетка. Така че, след генериране на iPSC от кожни клетки, изследователите могат да ги култивират, за да се превърнат в мозъчни клетки или неврони, които могат да бъдат изследвани безопасно в чаша на Петри. "

Сега, в новото проучване, изследователите са намерили начин да диференцират iPSCs в зрели човешки неврони много по-ефективно, генерирайки клетки, които се държат като неврони в мозъка. Чен обясни, че в естествената им среда невроните винаги се намират в непосредствена близост до звездовидни клетки, наречени астроцити, които са в изобилие в мозъка и помагат на невроните да функционират правилно.

„Тъй като невроните са в съседство с астроцитите в мозъка, ние прогнозирахме, че този пряк физически контакт може да е неразделна част от растежа и здравето на невроните“, каза Чен.

За да провери тази хипотеза, екипът започна с култивиране на невронни стволови клетки, получени от iPSC, които са стволови клетки, които имат потенциал да станат неврони. Тези клетки бяха култивирани върху слой от астроцити с дебелина от една клетка, така че двата клетъчни типа да се допират физически помежду си.

„Открихме, че тези нервни стволови клетки, култивирани върху астроцити, се диференцират много по-ефективно в зрели неврони“, каза Чен, сравнявайки ги с други нервни стволови клетки, които бяха култивирани сами в чаша на Петри. „Почти сякаш астроцитите развеселяваха стволовите клетки, казваха им какво да правят и им помагаха да изпълнят съдбата си да станат неврони.“

След това изследователите използваха електрофизиологична техника за запис, за да покажат, че клетките, отглеждани на астроцити, имат много повече синаптични събития - сигнали, изпратени от една нервна клетка към останалите. След това, само след една седмица, новодиференцираните неврони започнаха да изстрелват потенциали за действие - сигналът за бързо електрическо възбуждане, който се появява във всички неврони в мозъка.

И накрая, изследователите добавиха човешки невронни стволови клетки към смес с миши неврони. „Открихме, че само след една седмица е имало много„ кръстосани разговори “между невроните на мишката и човешките неврони“, каза Чен.

Той обясни, че „кръстосано говорене“ възниква, когато един неврон се свърже със съседите си и освободи невротрансмитер, за да модулира дейността на съседа си.

„Предишни изследователи са могли да получат мозъчни клетки само от починали пациенти, страдащи от заболявания като Алцхаймер, шизофрения и аутизъм“, каза Чен. „Сега изследователите могат да вземат кожни клетки от живи пациенти - безопасна и минимално инвазивна процедура - и да ги преобразуват в мозъчни клетки, които имитират активността на собствените мозъчни клетки на пациента.“

С този метод клиницистите ще знаят как определено лекарство ще повлияе на собствените мозъчни клетки на конкретен пациент, без дори да опитат лекарството - елиминирайки риска от сериозни странични ефекти.

„Пациентът може да бъде свое собствено морско свинче за проектиране на собственото си лечение, без да се налага да се експериментира директно“, каза той.

Източник: Изследване на стволови клетки