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 влияет потребление жиров на диабет 2 типа

Ученые из UNIGE обнаружили, что жир может помочь поджелудочной железе адаптироваться к избытку сахара, тем самым замедляя развитие диабета. Диабет 2 типа, которым страдает почти 10% населения мира, является серьезной проблемой общественного здравоохранения. Чрезмерно малоподвижный образ жизни и слишком калорийная диета способствуют развитию этого метаболического заболевания, изменяя функционирование клеток поджелудочной железы и снижая эффективность регуляции…

От чего зависит увеличение миелина в сером веществе мозга

Устойчивость к стрессу и дифференциальные симптомы коррелируют с региональными изменениями в головном мозге Недавнее исследование связывает тревожное поведение у крыс, а также посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) у ветеранов вооруженных сил с повышенным содержанием миелина — вещества, которое ускоряет связь между нейронами — в областях мозга, связанных с эмоциями и памятью. Результаты, представленные учеными из Калифорнийского…

Улучшение физической формы за счет интенсивных упражнений

С помощью 2000 участников Framingham Heart Study исследователи из BU изучили, насколько малоподвижный образ жизни, ходьба и рутинные упражнения влияют на физическую форму. Упражнения полезны для здоровья. Это общеизвестно. Но насколько строгим должно быть это упражнение, чтобы действительно повлиять на уровень физической подготовки человека? И если вы сидите весь день за столом, но при этом…

Как растительная пища помогает вырабатывать мРНК

Будущее вакцин может больше походить на поедание салата, чем на укол в руку. Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде изучают, могут ли они превратить съедобные растения, такие как салат, в фабрики по производству мРНК-вакцин. Коммуникатор РНК или мРНК технология, используемый в COVID-19 вакцин, работает обучая наши клетки распознавать и защитить нас от инфекционных заболеваний. Одна из…

Как парадокс Пето раскрывает тайны рака

Клетки в организме можно рассматривать как крошечные мишени для стрельбы из лука, каждая из которых уязвима для смертельной стрелы рака. Чем больше клеток у данного животного и чем дольше оно живет, тем выше вероятность накопления вредных клеточных мутаций, которые в конечном итоге могут привести к раку. По крайней мере, так подсказывает интуиция. Тем не менее,…