Šizofrenijos tyrimų nardymas į Petri indą
„Akivaizdu, kad nenorime pašalinti kažkieno smegenų ląstelių, kad galėtume eksperimentuoti, todėl paciento smegenų ląstelių atkūrimas Petri lėkštelėje yra kitas geriausias dalykas tyrimo tikslams ir vaistų tikrinimui“, - sakė mokslinių tyrimų vadovas Gongas Chenas. D., biologijos profesorius Penn State universitete.
„Įdomiausia šio tyrimo dalis yra ta, kad žadama atlikti tiesioginį ligų modeliavimą, leidžiant Petri lėkštelėje sukurti subrendusius žmogaus neuronus, kurie elgiasi panašiai kaip natūraliai žmogaus smegenyse augantys neuronai.“
Chenas mano, kad taikant šį metodą pavyks pritaikyti individualius pacientų gydymo būdus, remiantis jų pačių genetine ir ląstelių informacija. Jis teigė, kad ankstesnių tyrimų metu mokslininkai rado būdą perprogramuoti pacientų odos ląsteles, kad jos taptų nespecializuotomis arba nediferencijuotomis pluripotentinėmis kamieninėmis ląstelėmis (iPSC).
"Pluripotentinė kamieninė ląstelė yra tam tikras tuščias lapas", - sakė Chenas. „Vystymo metu tokios kamieninės ląstelės diferencijuojasi į daugybę įvairių, specializuotų ląstelių tipų, tokių kaip raumenų ląstelės, smegenų ląstelės ar kraujo ląstelės. Taigi, sugeneravę iPSC iš odos ląstelių, mokslininkai gali juos kultivuoti, kad taptų smegenų ląstelėmis arba neuronais, kuriuos galima saugiai ištirti Petri lėkštelėje “.
Dabar, atlikdami naują tyrimą, mokslininkai rado būdą, kaip žymiai efektyviau diferencijuoti iPSC nuo brandžių žmogaus neuronų, generuojant ląsteles, kurios smegenyse elgiasi kaip neuronai. Chenas paaiškino, kad natūralioje aplinkoje neuronai visada randami arti žvaigždės formos ląstelių, vadinamų astrocitais, kurių gausu smegenyse ir kurie padeda neuronams tinkamai veikti.
"Kadangi neuronai smegenyse yra greta astrocitų, mes numatėme, kad šis tiesioginis fizinis kontaktas gali būti neatskiriama neuronų augimo ir sveikatos dalis", - sakė Chenas.
Norėdami patikrinti šią hipotezę, komanda pradėjo kultivuoti iš iPSC gautas nervines kamienines ląsteles, kurios yra kamieninės ląstelės, galinčios tapti neuronais. Šios ląstelės buvo kultivuojamos ant vienos ląstelės storio astrocitų sluoksnio, kad abu ląstelių tipai fiziškai liestųsi.
"Mes nustatėme, kad šios nervų kamieninės ląstelės, auginamos ant astrocitų, daug efektyviau diferencijuojasi į subrendusius neuronus", - sakė Chenas, priešpriešindamas jas su kitomis nervinėmis kamieninėmis ląstelėmis, kurios buvo auginamos atskirai Petri lėkštelėje. "Buvo beveik taip, tarsi astrocitai džiugintų kamienines ląsteles, nurodytų, ką daryti, ir padėtų jiems įgyvendinti likimą tapti neuronais".
Tada mokslininkai naudojo elektrofiziologijos įrašymo metodiką, kad parodytų, jog ant astrocitų užaugintos ląstelės turi daug daugiau sinapsinių įvykių - signalus, siunčiamus iš vienos nervinės ląstelės į kitas. Tada, praėjus vos vienai savaitei, naujai diferencijuoti neuronai pradėjo šaudyti veiksmo potencialais - greito elektros sužadinimo signalu, kuris pasireiškia visuose smegenų neuronuose.
Galiausiai tyrėjai pridėjo žmogaus nervinių kamieninių ląstelių į mišinį su pelių neuronais. "Mes nustatėme, kad praėjus vos savaitei tarp pelės neuronų ir žmogaus neuronų vyko daugybė" kryžminių pokalbių ", - sakė Chenas.
Jis paaiškino, kad „kryžminis pokalbis“ įvyksta, kai vienas neuronas susisiekia su kaimynais ir išleidžia neuromediatorių, kad moduliuotų savo kaimyno veiklą.
"Ankstesni tyrėjai galėjo gauti smegenų ląsteles tik iš mirusių pacientų, kurie sirgo tokiomis ligomis kaip Alzheimerio liga, šizofrenija ir autizmas", - sakė Chenas. "Dabar mokslininkai gali paimti iš gyvų pacientų odos ląsteles - saugią ir minimaliai invazinę procedūrą - ir paversti jas smegenų ląstelėmis, imituojančiomis paties paciento smegenų ląstelių veiklą".
Taikydami šį metodą, gydytojai žinotų, kaip tam tikras vaistas paveiks konkretaus paciento smegenų ląsteles, net neišbandęs vaisto - pašalins rimtų šalutinių reiškinių riziką.
„Pacientas gali būti jo paties jūrų kiaulytė, kurdamas savo gydymą, be reikalo tiesiogiai eksperimentuoti“, - sakė jis.
Šaltinis: Kamieninių ląstelių tyrimai
