Дослідження шизофренії занурюється в блюдо Петрі
"Очевидно, що ми не хочемо видаляти чиїсь клітини мозку, щоб експериментувати, тому відтворення клітин мозку пацієнта в чашці Петрі - наступне найкраще для дослідницьких цілей та скринінгу наркотиків", - сказав керівник дослідження Гон Чен, доктор філософії. Д., професор біології Пенсільського університету.
"Найбільш захоплююча частина цього дослідження полягає в тому, що воно пропонує обіцянку прямого моделювання хвороб, що дозволяє створити в чашці Петрі зрілі людські нейрони, які поводяться майже як нейрони, що природно ростуть у мозку людини".
Чен вважає, що метод може призвести до індивідуальних методів лікування для окремих пацієнтів на основі їх власної генетичної та клітинної інформації. Він зазначив, що під час попередніх досліджень вчені знайшли спосіб перепрограмувати клітини шкіри у пацієнтів, щоб вони стали неспеціалізованими або недиференційованими плюрипотентними стовбуровими клітинами (iPSC).
"Плурипотентні стовбурові клітини - це свого роду чистий аркуш", - сказав Чен. “Під час розвитку такі стовбурові клітини диференціюються на безліч різноманітних, спеціалізованих типів клітин, таких як м’язова клітина, клітина мозку або клітина крові. Отже, після генерування iPSC з клітин шкіри дослідники можуть вирощувати їх на клітини мозку або нейрони, які можна безпечно вивчати в чашці Петрі ».
Тепер, у новому дослідженні, дослідники знайшли спосіб диференціювати iPSC на зрілі нейрони людини набагато ефективніше, генеруючи клітини, які поводяться як нейрони в мозку. Чен пояснив, що в їх природному середовищі нейрони завжди знаходяться в безпосередній близькості від зіркоподібних клітин, які називаються астроцитами, яких багато в мозку і допомагають нейронам нормально функціонувати.
"Оскільки нейрони примикають до астроцитів у мозку, ми передбачали, що цей безпосередній фізичний контакт може бути невід'ємною частиною росту та здоров'я нейронів", - сказав Чен.
Щоб перевірити цю гіпотезу, команда розпочала з культивування нервових стовбурових клітин, отриманих iPSC, що є стовбуровими клітинами, які можуть стати нейронами. Ці клітини культивували поверх шару астроцитів товщиною в одну клітину, так що два типи клітин фізично торкалися один одного.
"Ми виявили, що ці нервові стовбурові клітини, культивовані на астроцитах, диференціюються на зрілі нейрони набагато ефективніше", - сказав Чен, протиставляючи їх іншим нервовим стовбуровим клітинам, які культивували поодинці в чашці Петрі. "Це було майже так, ніби астроцити підбадьорювали стовбурові клітини, казали їм, що робити, і допомагали їм виконати свою долю стати нейронами".
Потім дослідники використали техніку електрофізіологічного запису, щоб показати, що клітини, вирощені на астроцитах, мали набагато більше синаптичних подій - сигналів, що надсилалися від однієї нервової клітини до інших. Потім, лише через тиждень, щойно диференційовані нейрони почали випускати потенціали дії - сигнал швидкого електричного збудження, що виникає у всіх нейронах мозку.
Нарешті, дослідники додали нервові стовбурові клітини людини до суміші з нейронами миші. "Ми виявили, що лише через тиждень між нейронами миші та нейронами людини було багато" перехресних розмов ", - сказав Чен.
Він пояснив, що "перехресні розмови" виникають, коли один нейрон контактує зі своїми сусідами і вивільняє нейромедіатор для модуляції діяльності свого сусіда.
"Попередні дослідники могли отримати клітини мозку лише у померлих пацієнтів, які страждали такими захворюваннями, як хвороба Альцгеймера, шизофренія та аутизм", - сказав Чен. "Зараз дослідники можуть взяти клітини шкіри у живих пацієнтів - безпечна та малоінвазивна процедура - і перетворити їх у клітини мозку, що імітують активність власних клітин мозку пацієнта".
За допомогою цього методу клініцисти знали б, як певний препарат впливатиме на власні клітини мозку конкретного пацієнта, навіть не спробувавши препарат - усуваючи ризик серйозних побічних ефектів.
"Пацієнт може бути власною морською свинкою для розробки власного лікування без необхідності безпосередніх експериментів", - сказав він.
Джерело: Дослідження стовбурових клітин
