Ako inovácia kmeňových buniek pokročila v neurovedeckom výskume

Jedným z faktorov brániacich štúdiu ľudského mozgu je schopnosť viesť výskum skutočne fungujúceho ľudského mozgového tkaniva. Vo výsledku sa uskutočňuje veľa vedeckých štúdií o hlodavcoch ako zástupcovi cicavcov. Nevýhodou tohto prístupu je, že mozgy hlodavcov sa líšia štruktúrou a funkciou. Podľa Johna Hopkinsa je ľudský mozog štrukturálne približne 30 percent neurónov a 70 percent glií, zatiaľ čo myší mozog má opačný pomer [1]. Vedci z MIT zistili, že dendrity ľudských neurónov prenášajú elektrické signály inak ako neuróny hlodavcov [2]. Inovatívnou alternatívou je rast ľudského mozgového tkaniva pomocou technológie kmeňových buniek.

Kmeňové bunky sú nešpecializované bunky, ktoré vedú k diferenciácii buniek. Je to pomerne nedávny objav z 80. rokov. Embryonálne kmeňové bunky prvýkrát objavil v roku 1981 Sir Martin Evans z Cardiff University vo Veľkej Británii, potom na University of Cambridge, laureát Nobelovej ceny za medicínu za rok 2007 [3].

V roku 1998 izolovali ľudské embryonálne kmeňové bunky v laboratóriu James Thomson z University of Wisconsin v Madisone a John Gearhart z Johns Hopkins University v Baltimore [4].

O osem rokov neskôr objavil Shinya Yamanaka z Kjótskej univerzity v Japonsku metódu transformácie kožných buniek myší na pluripotentné kmeňové bunky pomocou vírusu na zavedenie štyroch génov [5]. Pluripotentné kmeňové bunky majú schopnosť vyvinúť sa do ďalších typov buniek. Yamanaka spolu s Johnom B. Gurdonom získali Nobelovu cenu za fyziológiu alebo medicínu 2012 za objav, že zrelé bunky možno preprogramovať tak, aby sa stali pluripotentnými [6]. Tento koncept je známy ako indukované pluripotentné kmeňové bunky alebo iPSC.

V roku 2013 vyvinul európsky výskumný tím vedcov pod vedením Madeline Lancasterovej a Juergena Knoblicha trojrozmerný (3D) mozgový organoid s použitím ľudských pluripotentných kmeňových buniek, ktoré „dorástli do veľkosti asi štyroch milimetrov a mohli prežiť až 10 mesiacov . [7]. “ Toto bol hlavný prielom, pretože predchádzajúce modely neurónov sa kultivovali v 2D.

Nedávno, v októbri 2018, tím vedcov vedených spoločnosťou Tufts vypestoval 3D model ľudského mozgového tkaniva, ktorý vykazoval spontánnu nervovú aktivitu najmenej deväť mesiacov. Štúdia bola zverejnená v októbri 2018 v ACS Biomaterials Science & Engineering, časopis Americkej chemickej spoločnosti [8].

Od počiatočného objavenia kmeňových buniek u myší až po rastúce modely 3D ľudských neurónových sietí z pluripotentných kmeňových buniek za menej ako 40 rokov bolo tempo vedeckého pokroku exponenciálne. Tieto 3D modely ľudského mozgového tkaniva môžu pomôcť pokročiť v výskume pri objavovaní nových spôsobov liečby Alzheimerovej, Parkinsonovej, Huntingtonovej, svalovej dystrofie, epilepsie, amyotrofickej laterálnej sklerózy (tiež známej ako ALS alebo Lou Gehrigova choroba) a mnohých ďalších chorôb a porúch mozgu. Nástroje, ktoré používa neuroveda na výskum, sa vyvíjajú sofistikovane a kmeňové bunky hrajú dôležitú úlohu pri urýchľovaní pokroku v prospech ľudstva.

Copyright © 2018 Cami Rosso Všetky práva vyhradené.

2. Rosso, Cami. "Prečo ľudský mozog vykazuje vyššiu inteligenciu?" Psychológia dnes. 19. októbra 2018.

3. Cardiffská univerzita. "Sir Martin Evans, Nobelova cena za medicínu." Získané 23. októbra 2018 z http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Pohľady na srdce. "Časová os kmeňových buniek." 2015 apríl - jún. Získané 10. - 23. 2018 z https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Ako bunky iPS zmenili svet." Príroda. 15. júna 2016.

6. Nobelova cena (8. 10. 2012). „Nobelova cena za fyziológiu alebo medicínu 2012 [Tlačová správa]. Získané 23. októbra 2018 z https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Vedci pestujú trojrozmerné ľudské mozgové tkanivá." Recenzia technológie MIT. 28. augusta 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. “ Funkčné a udržateľné 3D modely ľudskej neurónovej siete z pluripotentných kmeňových buniek. “ACS Biomaterials Science & Engineering, časopis Americkej chemickej spoločnosti. 1. októbra 2018.