29 апреля 2013

Трансплантация стволовых клеток восстанавливает способность к запоминанию и обучению у мышей

Трансплантация стволовых клеток восстанавливает способность к запоминанию и обучению у мышей

Впервые человеческие эмбриональные стволовые клетки были трансформированы в нервные клетки, которые помогли мышам восстановить способность к познанию и запоминанию. Исследование ученых Висконсинского университета в Мэдисоне является первым исследованием, которое показало, что человеческие стволовые клетки могут успешно имплантироваться в головной мозг и способствовать излечению неврологических расстройств, как говорит старший автор исследования Су-Чун Чжан, профессор неврологии.

Оказавшись в головном мозге мышей, имплантированные стволовые клетки формируют два распространенных, жизненно важных типа нейронов, которые связаны с веществами ГАМК (гамма-аминомасляной кислотой) и ацетилхолином. «Эти два типа нейронов имеют отношение к формированию множества моделей человеческого поведения, эмоций, способности к познанию, памяти, формированию привыкания и многим другим психиатрическим аспектам», — говорит Чжан.

Человеческие эмбриональные стволовые клетки были культивированы в лаборатории с использованием химических веществ, которые известны способностью поддерживать трансформацию в нервные клетки – над разработками в этой области профессор Чжан работает уже в течение 15 лет. Также использовались специально выведенные мыши, которые не отторгают трансплантаты от других видов. После трансплантации, мыши продемонстрировали гораздо более высокие результаты при прохождении широко применяемых тестов на способность к познанию и память, которые были разработаны для мышей. Например, они более ловко справлялись с тестом водного лабиринта, который подразумевает запоминание расположения скрытой платформы в бассейне с водой.

Исследование началось с преднамеренного повреждения области мозга, которая вовлечена в процессы обучения и запоминания. Как говорит Чжан, для успеха были важны три критерия: местоположение, сроки и чистота клеток. «Развивающиеся клетки мозга получают свои сигналы от ткани, в которой они пребывают, и местоположение в мозге, которое мы выбрали, побуждало эти клетки формировать и ГАМК-нейроны и холинергические нейроны».

Первоначальное повреждение было произведено в области, называемой медиальной перегородкой (medial septum), которая сообщается с гиппокампом посредством ГАМК-нейронов и холинергических нейронов. «Этот канал является основой нашей способности к обучению и запоминанию», — говорит Чжан.

Трансплантируемые клетки, однако, были помещены в гиппокамп (важный центр памяти в головном мозге), т.е. в другой конец упомянутого канала памяти. После того, как клетки были имплантированы, в ответ на химические «указания» мозга, они начали дифференцироваться и связываться с соответствующими клетками в гиппокампе. Как говорит Чжан, этот процесс напоминает восстановление удаленной части телефонного кабеля. Если вам удастся найти правильную линию, мы сможете проложить замещающий кабель с любого конца.

Для исследования, опубликовано которое было в текущем номере журнала Nature Biotechnology, Чжан и первый автор исследования Ян Лю, постдокторант в Центре Вайсмана при Висконсинском университете, химическими методами заставили человеческие эмбриональные стволовые клетки начать дифференцироваться в нервные, и затем имплантировали получившиеся промежуточные клетки. Подвергание клеток частичной дифференциации предотвратило формирование нежелательных типов клеток у мышей.

По словам Чжана, гарантия того, что почти все трансплантируемые клетки станут нервными клетками, играет критическую роль. «Это означает, что вы можете прогнозировать, какие клетки получите, а если говорить о применения в лечении в будущем – вы сокращаете вероятность введения стволовых клеток, которые могут образовать опухоли. В ходе многих других экспериментов, связанных с трансплантацией, введение ранних клеток-предшественников приводило к опухолевым разрастаниям. В нашем случае этого не произошло, так как трансплантируемые клетки были чистыми, а их судьба была определенным образом предопределена, поэтому их преобразование во что-то еще было исключено. Мы должны быть уверены в том, что не вводим семена рака».

Восстановление мозга посредством замещения клеток – это своего рода Святой Грааль для трансплантологии стволовых клеток, а оба упомянутых типа клеток критически важны для функционирования мозга, как говорит Чжан. «Холинергические нейроны вовлечены в развитие болезни Альцгеймера и синдрома Дауна, а ГАМК-нейроны имеют отношение к множеству дополнительных расстройств, включая шизофрению, эпилепсию, депрессию и привыкание к чему-либо».

Хотя терапия стволовыми клетками очень заманчива, воспользоваться ее преимуществами вряд ли удастся скоро. Чжан отмечает, что «при многих психиатрических расстройствах неизвестно, в какой части головного мозга идет сбой». Результаты нового исследования, по его словам, скорее найдут немедленное применение в создании моделей для разработки и скрининга новых лекарств.


Источник:
sciencedaily.com



Как иммунная система обнаруживает скрытых «злоумышленников»?

Исследования, проведенные доцентом Техасского университета A&M Вонмуком Хвангом, привели к лучшему пониманию того, как компоненты иммунной системы организма находят вторгшиеся или поврежденные клетки, что может привести к новым подходам к лечению вирусов и рака. Хван, доцент кафедры биомедицинской инженерии Техасского университета A&M, написал об этом в статье, недавно опубликованной в журнале Proceedings of the National…

Прорыв в регенеративной стоматологии

Новые знания о клеточном составе и росте зубов могут ускорить развитие регенеративной стоматологии — биологической терапии поврежденных зубов, а также лечения чувствительности зубов. Исследование, проведенное учеными из Каролинского института, опубликовано в Nature Communications. Зубы развиваются в результате сложного процесса, в котором мягкие ткани с соединительной тканью, нервами и кровеносными сосудами соединяются с тремя различными типами…

Долгосрочные неврологические последствия COVID-19

Готов ли мир к волне неврологических последствий, которые могут возникнуть в результате COVID-19? Этот вопрос находится в авангарде исследований, проводимых в Институте неврологии и психического здоровья Флори. Команда нейробиологов и клиницистов изучает потенциальную связь между COVID-19 и повышенным риском болезни Паркинсона, а также меры, чтобы опередить кривую. «Хотя ученые все еще изучают, как вирус SARS-CoV-2…

Как генетика может повлиять на лечение COVID-19

За последние несколько месяцев в отношении ряда лекарств для лечения COVID-19 проводились исследования, при этом не было достоверно установленной безопасности или данных, подтверждающих эти утверждения. Однако некоторые из этих недоказанных методов лечения могут иметь скрытые генетические причины неэффективности и приводить к фатальным побочным эффектам, как это обнаруживается с гидроксихлорохином. Аспиранты Факультета фармацевтического колледжа Университета Миннесоты…

Исследователи предупреждают: нет безопасного уровня потребления кофеина для беременных

Кофеин, вероятно, является наиболее широко употребляемым психоактивным веществом в истории, и многие люди, в том числе беременные женщины, потребляют его ежедневно. Беременным или пытающимся забеременеть женщинам следует рекомендовать избегать употребления кофеина, поскольку данные свидетельствуют о том, что потребление кофеина матерью связано с отрицательными исходами беременности и что безопасного уровня потребления не существует, — показывает анализ…