Медицинские исследователи манипулировали стволовыми клетками человека, создавая типы клеток мозга, которые, как известно, играют важную роль в нарушениях развития нервной системы, таких как эпилепсия, шизофрения и аутизм. Новая модельная клеточная система позволяет нейробиологам исследовать нормальное развитие мозга, а также выявлять конкретные нарушения биологических сигналов, которые могут способствовать психоневрологическим заболеваниям.
Ученые из Детской больницы Филадельфии и Института онкологических исследований Слоуна-Кеттеринга возглавили исследовательскую группу, которая описала свои исследования в журнале Cell Stem Cell, опубликованном сегодня в Интернете.
В исследовании используются эмбриональные стволовые клетки человека (hESC), которые дифференцируются в широкий спектр различных типов клеток. В текущем исследовании ученые направили стволовые клетки в корковые интернейроны – класс клеток мозга, которые, высвобождая нейротрансмиттер ГАМК, контролируют электрическое возбуждение в цепях мозга.
"Интернейроны действуют как дирижеры оркестра, заставляя другие возбуждающие клетки мозга срабатывать синхронно," сказал соруководитель исследования Стюарт А. Андерсон, М.D., психиатр-исследователь в Детской больнице Филадельфии. "Однако при сбое в работе интернейронов синхронность нарушается, что может привести к судорогам или психическим расстройствам."
Андерсон и соруководитель исследования Лоренц Штудер, штат Массачусетс.D., из Центра биологии стволовых клеток в Слоан-Кеттеринг, вывели интернейроны в лабораторной модели, которая имитирует нормальное развитие нейронов в переднем мозге человека.
"В отличие, скажем, от болезней печени, при которых исследователи могут провести биопсию части печени пациента, нейробиологи не могут провести биопсию ткани мозга живого пациента," сказал Андерсон. Следовательно, важно создать модель клеточной культуры ткани мозга для изучения неврологических заболеваний. Примечательно, что клетки человеческого происхождения в настоящем исследовании также "подключить" в цепях с другими типами клеток мозга, взятых у мышей, при совместном культивировании. Эти взаимодействия, добавил Андерсон, позволили исследовательской группе наблюдать передачу сигналов от клетки к клетке, которая происходит во время развития переднего мозга.
Андерсон объяснил, что в текущих исследованиях он и его коллеги используют свою клеточную модель, чтобы лучше определять молекулярные события, которые происходят во время развития мозга. Избирательно манипулируя генами в интернейронах, исследователи стремятся лучше понять, как аномалии генов могут нарушить работу мозга и привести к определенным заболеваниям. В конечном итоге эти исследования могут помочь в разработке лекарств путем выявления молекул, которые могут стать терапевтическими мишенями для более эффективного лечения психоневрологических заболеваний.
Кроме того, лаборатория Андерсона изучает интернейроны, полученные из стволовых клеток, взятых из образцов кожи пациентов с хромосомой 22q.11.Синдром делеции 2, генетическое заболевание, которое давно изучается в Детской больнице Филадельфии. При этом мультисистемном расстройстве около трети пациентов страдают расстройствами аутистического спектра, а у частично перекрывающейся трети пациентов развивается шизофрения. Изучение роли генов и сигнальных путей в их модельных клетках может выявить конкретные гены, которые имеют решающее значение для тех пациентов с этим синдромом, у которых есть проблемы с нервным развитием.