Kako imajo inovacije matičnih celic napredne nevroznanstvene raziskave

Eden glavnih dejavnikov preučevanja človeških možganov je sposobnost izvajanja raziskav o dejansko delujočem človeškem možganskem tkivu. Posledično se na glodalcih kot pooblaščencih sesalcev izvajajo številne znanstvene študije. Pomanjkljivost tega pristopa je, da so možgani glodalcev različni po strukturi in funkciji. Po Johnsu Hopkinsu imajo človeški možgani strukturno približno 30 odstotkov nevronov in 70 odstotkov glije, mišji možgani pa imajo ravno obratno razmerje [1]. Raziskovalci MIT-a so odkrili, da dendriti človeških nevronov prenašajo električne signale drugače kot nevroni glodalcev [2]. Inovativna alternativa je gojenje človeškega možganskega tkiva s pomočjo tehnologije izvornih celic.

Matične celice so nespecializirane celice, ki povzročajo diferencirane celice. Gre za razmeroma nedavno odkritje iz 80-ih let. Embrionalne izvorne celice je leta 1981 prvič odkril Sir Martin Evans z univerze Cardiff v Veliki Britaniji, nato na Univerzi v Cambridgeu, leta 2007 Nobelov nagrajenec za medicino [3].

Leta 1998 so izolirane izvorne celice človeških zarodkov v laboratoriju gojili James Thomson z univerze Wisconsin v Madisonu in John Gearhart z univerze Johns Hopkins v Baltimoru [4].

Osem let kasneje je Shinya Yamanaka z japonske univerze v Kjotu odkril metodo za preoblikovanje kožnih celic miši v pluripotentne matične celice z uporabo virusa za vnos štirih genov [5]. Pluripotentne matične celice se lahko razvijejo v druge vrste celic. Yamanaka je skupaj z Johnom B. Gurdonom prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino 2012 za odkritje, da je mogoče zrele celice reprogramirati, da postanejo pluripotentne [6]. Ta koncept je znan kot inducirane pluripotentne matične celice ali iPSC.

Leta 2013 je evropska raziskovalna skupina znanstvenikov, ki sta jo vodili Madeline Lancaster in Juergen Knoblich, razvila tridimenzionalni (3D) možganski organoid z uporabo človeških pluripotentnih matičnih celic, ki so »narasle na približno štiri milimetre in lahko preživele kar 10 mesecev . [7]. " To je bil velik preboj, saj so prejšnje modele nevronov gojili v 2D.

Nedavno, oktobra 2018, je skupina znanstvenikov pod vodstvom Tuftsa razvila 3D model človeškega možganskega tkiva, ki je vsaj devet mesecev pokazal spontano nevronsko aktivnost. Študija je bila objavljena oktobra 2018 v Ljubljani ACS Biomaterials Science & Engineering, revija Ameriškega kemijskega društva [8].

Od začetka odkritja izvornih celic pri miših do rastočih 3D modelov človeških nevronskih mrež iz pluripotentnih matičnih celic v manj kot 40 letih je bil znanstveni napredek eksponenten. Ti 3D modeli človeškega možganskega tkiva lahko pomagajo pri raziskavah pri odkrivanju novih načinov zdravljenja Alzheimerjeve, Parkinsonove, Huntingtonove, mišične distrofije, epilepsije, amiotrofične lateralne skleroze (znane tudi kot ALS ali Lou Gehrigova bolezen) in številnih drugih bolezni in motenj v možganih. Orodja, ki jih nevroznanost uporablja za raziskave, se izpopolnjujejo, matične celice pa igrajo pomembno vlogo pri pospeševanju napredka v korist človeštvu.

Copyright © 2018 Cami Rosso Vse pravice pridržane.

2. Rosso, Cami. "Zakaj človeški možgani kažejo višjo inteligenco?" Psihologija danes. 19. oktober 2018.

3. Univerza v Cardiffu. "Sir Martin Evans, Nobelova nagrada za medicino." Pridobljeno 23. oktobra 2018 s spletnega mesta http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Pogledi srca. "Časovnica matičnih celic." 2015 april-jun. Pridobljeno dne 23.10.2018 s https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Kako so celice iPS spremenile svet." Narava. 15. junij 2016.

6. Nobelova nagrada (08.10.2012). “Nobelova nagrada za fiziologijo ali medicino 2012 [Sporočilo za javnost]. Pridobljeno 23. oktobra 2018 s https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Znanstveniki rastejo tridimenzionalna možganska tkiva." MIT Technology Review. 28. avgust 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominik; Lovec, Martin; Tang-Schomer, Min.D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. " Funkcionalni in trajnostni 3D modeli človeške nevronske mreže iz pluripotentnih matičnih celic. "ACS Biomaterials Science & Engineering, revija Ameriškega kemijskega društva. 1. oktober 2018.