Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что ключевой тип клеток человеческого мозга, разработанный в лаборатории, беспрепятственно растет при трансплантации в мозг мышей, что вселяет надежду на то, что однажды эти клетки могут быть использованы для лечения людей с болезнью Паркинсона, эпилепсией и, возможно, даже Болезнь Альцгеймера, а также осложнения травмы спинного мозга, такие как хроническая боль и спастичность.
"Мы думаем, что этот тип клеток может быть полезен при целенаправленном лечении нескольких типов нейродегенеративных расстройств," – сказал Арнольд Кригштейн, доктор медицинских наук, директор Центра регенеративной медицины и исследования стволовых клеток им. Эли и Эдит Брод при UCSF и соавтор статьи.
Исследователи создали и трансплантировали тип предшественника нервных клеток человека, названный клеткой медиального ганглиозного возвышения (MGE), в экспериментах, описанных в выпуске журнала Cell Stem Cell от 2 мая. По их словам, развитие этих человеческих MGE-клеток в мозге мыши имитирует то, что происходит в человеческом развитии.
Кригштейн рассматривает клетки MGE как потенциальное средство для лучшего контроля нервных цепей, которые становятся сверхактивными при определенных неврологических расстройствах. В отличие от других нервных стволовых клеток, которые могут образовывать многие типы клеток – и которые потенциально могут быть менее управляемыми, как следствие, – большинство клеток MGE ограничены производством типа клетки, называемого интернейроном. Интернейроны интегрируются в мозг и обеспечивают контролируемое торможение, чтобы сбалансировать активность нервных цепей.
Чтобы получить клетки MGE в лаборатории, исследователи надежно направили дифференцировку плюрипотентных стволовых клеток человека – либо эмбриональных стволовых клеток человека, либо индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных из кожи человека. Эти два вида стволовых клеток обладают практически неограниченным потенциалом превращаться в клетки человека любого типа. При трансплантации линии мышей, не отторгающей человеческую ткань, человеческие MGE-подобные клетки выживали в переднем мозге грызунов, интегрировались в мозг, образуя связи с нервными клетками грызунов, и превращались в специализированные подтипы интернейронов.
По словам Кригштейна, эти результаты могут служить моделью для изучения заболеваний человека, при которых нарушаются функции зрелых интернейронов. По его словам, методы исследователей также могут быть использованы для создания огромного количества человеческих MGE-клеток в количествах, достаточных для запуска потенциальных будущих клинических испытаний.
Кригштейн был соруководителем исследования вместе с Артуро Альваресом-Буйллой, доктором философии, профессором неврологической хирургии UCSF; Джон Рубинштейн, доктор медицинских наук, профессор психиатрии UCSF; и докторанты UCSF Кори Николас, доктор философии, и Цзядонг Чен, доктор философии.
Николас использовал ключевые факторы роста и другие молекулы, чтобы управлять образованием и созреванием человеческих MGE-подобных интернейронов. Он рассчитал время доставки этих факторов, чтобы сформировать их путь развития, и подтвердил, что они продвигаются по этому пути. Чен использовал электрические измерения для тщательного изучения физиологических и возбуждающих свойств интернейронов, а также формирования синапсов между нейронами.
Ранее исследователи UCSF во главе с Алланом Басбаумом, кандидатом наук, заведующим кафедрой анатомии в UCSF, использовали трансплантацию MGE-клеток мыши в спинной мозг мыши для уменьшения нейропатической боли, что удивительно для других целей. Кригштейн, Николас и его коллеги сейчас изучают использование человеческих MGE-клеток в мышиных моделях нейропатической боли и спастичности, болезни Паркинсона и эпилепсии.
"Есть надежда, что мы сможем доставить эти клетки в различные участки нервной системы, которые были сверхактивными, и что они функционально интегрируются и обеспечат регулируемое торможение," Николай сказал.
Исследователи также планируют разработать MGE-клетки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных из клеток кожи людей с аутизмом, эпилепсией, шизофренией и болезнью Альцгеймера, чтобы исследовать, как развитие и функция интернейронов могут стать ненормальными – создание лабораторной модели. болезни.
Одна загадка и проблема как для клинических, так и для доклинических исследований человеческих MGE-клеток заключается в том, что они развиваются медленнее, чем у человека, что отражает "внутренние часы". У быстро развивающихся мышей человеческим MGE-подобным клеткам все еще требуется от семи до девяти месяцев для образования подтипов интернейронов, которые обычно присутствуют при рождении.
"Если бы мы могли ускорять часы в человеческих клетках, это было бы очень обнадеживающе для различных приложений," Кригштейн сказал.