Šizofrēnijas izpēte ienirst Petri traukā
"Acīmredzot mēs nevēlamies noņemt kāda cilvēka smadzeņu šūnas, lai eksperimentētu, tāpēc pacienta smadzeņu šūnu atkārtota izveidošana Petri trauciņā ir nākamā labākā lieta pētniecības nolūkos un zāļu skrīningā," sacīja pētījumu vadītājs Gongs Čens. D., Pensas štata universitātes bioloģijas profesors.
"Šī pētījuma aizraujošākā daļa ir tā, ka tas piedāvā tiešas slimības modelēšanas solījumu, ļaujot Petri trauciņā radīt nobriedušus cilvēka neironus, kas daudz uzvedas kā neironi, kas dabiski aug cilvēka smadzenēs."
Čens uzskata, ka šī metode varētu novest pie individuālu pacientu individuālas ārstēšanas, pamatojoties uz viņu pašu ģenētisko un šūnu informāciju. Viņš teica, ka iepriekšējos pētījumos zinātnieki ir atraduši veidu, kā pārprogrammēt pacientu ādas šūnas, lai tās kļūtu par nespecializētām vai nediferencētām pluripotentām cilmes šūnām (iPSC).
"Pluripotenta cilmes šūna ir sava veida tukšs šīferis," sacīja Čens. “Attīstības laikā šādas cilmes šūnas diferencējas daudzos dažādos, specializētos šūnu tipos, piemēram, muskuļu šūnā, smadzeņu šūnā vai asins šūnās. Tātad, pēc ādas šūnu ģenerēšanas iPSC, pētnieki tos var kultivēt, lai kļūtu par smadzeņu šūnām vai neironiem, kurus var droši pētīt Petri trauciņā. ”
Tagad jaunajā pētījumā pētnieki ir atraduši veidu, kā daudz efektīvāk diferencēt iPSC par nobriedušiem cilvēka neironiem, ģenerējot šūnas, kas smadzenēs uzvedas kā neironi. Čens paskaidroja, ka dabiskajā vidē neironi vienmēr atrodas tuvu zvaigžņu formas šūnām, ko sauc par astrocītiem, kuru smadzenēs ir daudz un kas palīdz neironiem pareizi darboties.
"Tā kā neironi atrodas blakus astrocītiem smadzenēs, mēs paredzējām, ka šis tiešais fiziskais kontakts varētu būt neatņemama neironu augšanas un veselības sastāvdaļa," sacīja Čens.
Lai pārbaudītu šo hipotēzi, komanda sāka kultivēt no iPSC atvasinātas nervu cilmes šūnas, kas ir cilmes šūnas, kurām ir potenciāls kļūt par neironiem. Šīs šūnas tika kultivētas virs vienas šūnas bieza astrocītu slāņa tā, lai abi šūnu tipi fiziski pieskartos viens otram.
"Mēs noskaidrojām, ka šīs nervu cilmes šūnas, kas kultivētas uz astrocītiem, daudz efektīvāk diferencējās par nobriedušiem neironiem," sacīja Čens, kontrastējot tos ar citām nervu cilmes šūnām, kas tika kultivētas vienatnē Petri trauciņā. "Tas bija gandrīz tā, it kā astrocīti uzmundrinātu cilmes šūnas, norādītu, kas viņiem jādara, un palīdzētu viņiem izpildīt likteni, lai kļūtu par neironiem."
Pēc tam pētnieki izmantoja elektrofizioloģijas ierakstīšanas paņēmienu, lai parādītu, ka šūnās, kas audzētas uz astrocītiem, bija daudz vairāk sinaptisku notikumu - signāli, kas tika sūtīti no vienas nervu šūnas uz citām. Tad jau pēc nedēļas tikko diferencētie neironi sāka izšaut darbības potenciālu - ātrās elektriskās ierosmes signālu, kas rodas visos smadzeņu neironos.
Visbeidzot, pētnieki maisījumam ar peles neironiem pievienoja cilvēka nervu cilmes šūnas. "Mēs noskaidrojām, ka tikai pēc vienas nedēļas starp peles neironiem un cilvēka neironiem bija daudz" savstarpēju sarunu "," sacīja Čens.
Viņš paskaidroja, ka “savstarpēja saruna” notiek, kad viens neirons sazinās ar kaimiņiem un atbrīvo neirotransmiteru, lai modulētu sava kaimiņa darbību.
"Iepriekšējie pētnieki varēja iegūt smadzeņu šūnas tikai no mirušiem pacientiem, kuri cietuši no tādām slimībām kā Alcheimera slimība, šizofrēnija un autisms," sacīja Čens. "Tagad pētnieki var paņemt no dzīviem pacientiem ādas šūnas - drošu un minimāli invazīvu procedūru - un pārveidot tās par smadzeņu šūnām, kas atdarina pacienta paša smadzeņu šūnu darbību."
Izmantojot šo metodi, klīnicisti zinātu, kā noteiktas zāles ietekmē konkrētā pacienta paša smadzeņu šūnas, pat nemēģinot zāles - novēršot nopietnu blakusparādību risku.
"Pacients var būt pats sev jūrascūciņa, lai izstrādātu savu ārstēšanu, bez tam tieši jāeksperimentē," viņš teica.
Avots: Cilmes šūnu izpēte
