Как иновациите на стволови клетки имат напреднали изследвания в областта на неврологията

Един от факторите за задържане при изучаването на човешкия мозък е способността да се провеждат изследвания върху действително функциониращата човешка мозъчна тъкан. В резултат на това се провеждат много научни изследвания върху гризачи като прокси за бозайници. Недостатъкът на този подход е, че мозъкът на гризачите е различен по структура и функция. Според Джон Хопкинс структурно човешкият мозък е приблизително 30 процента неврони и 70 процента глия, докато мозъкът на мишката има обратното съотношение [1]. Изследователите от MIT откриха, че дендритите на човешките неврони носят електрически сигнали по различен начин от невроните на гризачи [2]. Новаторска алтернатива е да се отглежда човешка мозъчна тъкан, използвайки технология на стволови клетки.

Стволовите клетки са неспециализирани клетки, които пораждат диференцирани клетки. Това е сравнително скорошно откритие, датиращо от 80-те години. Ембрионалните стволови клетки са открити за първи път през 1981 г. от сър Мартин Еванс от университета в Кардиф, Великобритания, след това в университета в Кеймбридж, Нобелов лауреат за медицина за 2007 г. [3].

През 1998 г. изолирани човешки ембрионални стволови клетки бяха отгледани в лаборатория от Джеймс Томсън от Университета на Уисконсин в Мадисън и Джон Гиърхарт от Университета Джон Хопкинс в Балтимор [4].

Осем години по-късно Шиня Яманака от университета в Киото в Япония открива метод за трансформиране на кожни клетки на мишки в плурипотентни стволови клетки, използвайки вирус за въвеждане на четири гена [5]. Плурипотентните стволови клетки имат способността да се развиват в други видове клетки. Яманака, заедно с Джон Б. Гърдън, печели Нобелова награда за физиология или медицина 2012 г. за откритието, че зрелите клетки могат да бъдат препрограмирани, за да станат плюрипотентни [6]. Тази концепция е известна като индуцирани плюрипотентни стволови клетки или iPSC.

През 2013 г. европейски изследователски екип от учени, воден от Маделин Ланкастър и Юрген Ноблич, разработи триизмерен (3D) мозъчен органоид, използвайки човешки плюрипотентни стволови клетки, които „нараснаха до около четири милиметра и можеха да оцелеят до 10 месеца . [7]. “ Това беше голям пробив, тъй като предишните невронови модели бяха култивирани в 2D.

Съвсем наскоро, през октомври 2018 г., екип от учени, ръководени от Tufts, разработи 3D модел на човешката мозъчна тъкан, който проявява спонтанна невронна активност в продължение на поне девет месеца. Изследването е публикувано през октомври 2018 г. в ACS Biomaterials Science & Engineering, списание на Американското химическо общество [8].

От първоначалното откриване на стволови клетки при мишки до нарастващи 3D модели на човешки невронни мрежи от плурипотентни стволови клетки за по-малко от 40 години, темповете на научен напредък бяха експоненциални. Тези триизмерни модели на човешка мозъчна тъкан могат да помогнат за напредъка на изследванията при откриването на нови лечения за болестта на Алцхаймер, Паркинсон, Хънтингтън, мускулна дистрофия, епилепсия, амиотрофна латерална склероза (известна също като ALS или болест на Лу Гериг) и много други заболявания и нарушения на мозъка. Инструментите, които неврологията използва за научни изследвания, се усъвършенстват и стволовите клетки играят важна роля в ускоряването на прогреса в полза на човечеството.

Copyright © 2018 Cami Rosso Всички права запазени.

2. Росо, Ками. „Защо човешкият мозък проявява по-висока интелигентност?“ Психология днес. 19 октомври 2018 г.

3. Университета в Кардиф. „Сър Мартин Еванс, Нобелова награда за медицина.“ Получено на 23 октомври 2018 г. от http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Сърдечни гледки. „Хронология на стволови клетки.“ 2015 април-юни. Получено на 23-28-2018 от https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Скуделари, Меган. „Как iPS клетките промениха света.“ Природата. 15 юни 2016 г.

6. Нобеловата награда (08.10.2012). „Нобеловата награда за физиология или медицина 2012 г. [Съобщение за пресата]. Получено на 23 октомври 2018 г. от https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Роджан, Сюзън Йънг. „Учените растат триизмерни човешки мозъчни тъкани.“ MIT Technology Review. 28 август 2013 г.

1. Cantley, William L .; Ду, Чуанг; Ломойо, Селен; ДеПалма, Томас; Пейрент, Емили; Кляйнкнехт, Доминик; Хънтър, Мартин; Tang-Schomer, Min D .; Теско, Джузепина; Каплан, Дейвид Л. “ Функционални и устойчиви 3D модели на човешка невронна мрежа от плюрипотентни стволови клетки. "ACS Biomaterials Science & Engineering, списание на Американското химическо общество. 1 октомври 2018 г.