Πώς η καινοτομία Stem Cell έχει προηγμένη έρευνα νευροεπιστήμης

Ένας από τους παράγοντες της πύλης στη μελέτη του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι η ικανότητα διεξαγωγής έρευνας σχετικά με τον πραγματικό λειτουργικό ιστό ανθρώπινου εγκεφάλου. Ως αποτέλεσμα, πολλές επιστημονικές μελέτες διεξάγονται σε τρωκτικά ως πληρεξούσιο θηλαστικών. Το μειονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι οι εγκέφαλοι τρωκτικών έχουν διαφορετική δομή και λειτουργία. Σύμφωνα με τον Johns Hopkins, δομικά, ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι περίπου 30% νευρώνες και 70% glia, ενώ ο εγκέφαλος ποντικού έχει την αντίθετη αναλογία [1]. Οι ερευνητές του MIT ανακάλυψαν ότι οι δενδρίτες ανθρώπινων νευρώνων μεταφέρουν ηλεκτρικά σήματα διαφορετικά από τους νευρώνες τρωκτικών [2]. Μια καινοτόμος εναλλακτική λύση είναι η ανάπτυξη ανθρώπινου εγκεφαλικού ιστού χρησιμοποιώντας τεχνολογία βλαστικών κυττάρων.

Τα βλαστικά κύτταρα είναι μη εξειδικευμένα κύτταρα που δημιουργούν διαφοροποιημένα κύτταρα. Είναι μια σχετικά πρόσφατη ανακάλυψη που χρονολογείται από τη δεκαετία του '80. Τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1981 από τον Sir Martin Evans του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ του Ηνωμένου Βασιλείου και στη συνέχεια στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, ένα βραβείο Νόμπελ στην ιατρική του 2007 [3].

Το 1998, απομονώθηκαν ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα αναπτύχθηκαν σε εργαστήριο από τον James Thomson του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν στο Madison και τον John Gearhart του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη [4].

Οκτώ χρόνια αργότερα, η Shinya Yamanaka του Πανεπιστημίου του Κιότο στην Ιαπωνία ανακάλυψε μια μέθοδο για τη μετατροπή των κυττάρων του δέρματος των ποντικών σε πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα χρησιμοποιώντας έναν ιό για την εισαγωγή τεσσάρων γονιδίων [5]. Τα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα έχουν την ικανότητα να εξελιχθούν σε άλλους τύπους κυττάρων. Ο Yamanaka, μαζί με τον John B. Gurdon, κέρδισε το Βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής 2012 για την ανακάλυψη ότι τα ώριμα κύτταρα μπορούν να επαναπρογραμματιστούν για να γίνουν πολυδύναμα [6]. Αυτή η ιδέα είναι γνωστή ως επαγόμενα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα, ή iPSCs.

Το 2013, μια ευρωπαϊκή ερευνητική ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τη Madeline Lancaster και τον Juergen Knoblich, ανέπτυξε ένα τρισδιάστατο (3D) εγκεφαλικό οργανοειδές χρησιμοποιώντας ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα που «μεγάλωσαν σε περίπου τέσσερα χιλιοστά σε μέγεθος και θα μπορούσαν να επιβιώσουν για 10 μήνες . [7]. " Αυτό ήταν μια σημαντική ανακάλυψη καθώς τα προηγούμενα μοντέλα νευρώνων καλλιεργήθηκαν σε 2D.

Πιο πρόσφατα, τον Οκτώβριο του 2018, μια ομάδα επιστημόνων υπό την ηγεσία του Tufts ανέπτυξε ένα τρισδιάστατο μοντέλο ανθρώπινου εγκεφαλικού ιστού που παρουσίασε αυθόρμητη νευρική δραστηριότητα για τουλάχιστον εννέα μήνες. Η μελέτη δημοσιεύθηκε τον Οκτώβριο του 2018 το ACS Biomaterials Science & Engineering, ένα περιοδικό της American Chemical Society [8].

Από την αρχική ανακάλυψη βλαστικών κυττάρων σε ποντίκια έως την ανάπτυξη μοντέλων τρισδιάστατων ανθρώπινων νευρικών δικτύων από πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα σε λιγότερο από 40 χρόνια, ο ρυθμός της επιστημονικής προόδου ήταν εκθετικός. Αυτά τα μοντέλα τρισδιάστατου ανθρώπινου εγκεφαλικού ιστού μπορούν να βοηθήσουν στην προώθηση της έρευνας για την ανακάλυψη νέων θεραπειών για Αλτσχάιμερ, Πάρκινσον, Χάντινγκτον, μυϊκή δυστροφία, επιληψία, αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (επίσης γνωστή ως νόσος ALS ή Lou Gehrig) και πολλές άλλες ασθένειες και διαταραχές του εγκεφάλου. Τα εργαλεία που χρησιμοποιεί η νευροεπιστήμη για την έρευνα εξελίσσονται στην πολυπλοκότητα και τα βλαστικά κύτταρα παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιτάχυνση της προόδου προς όφελος της ανθρωπότητας.

Πνευματικά δικαιώματα © 2018 Cami Rosso Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος.

2. Rosso, Cami. «Γιατί ο ανθρώπινος εγκέφαλος παρουσιάζει υψηλότερη νοημοσύνη;» Ψυχολογία Σήμερα. 19 Οκτωβρίου 2018.

3. Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ. "Sir Martin Evans, Βραβείο Νόμπελ στην Ιατρική." Ανακτήθηκε στις 23 Οκτωβρίου 2018 από http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Θέα στην καρδιά. "Χρονολόγιο βλαστικών κυττάρων." 2015 Απρ-Ιουν. Ανακτήθηκε στις 10-23-2018 από https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Μέγκαν. "Πώς τα κύτταρα iPS άλλαξαν τον κόσμο." Φύση. 15 Ιουνίου 2016.

6. Το βραβείο Νόμπελ (2012-10-08). «Το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής 2012 [Δελτίο τύπου]. Ανακτήθηκε στις 23 Οκτωβρίου 2018 από https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. «Οι επιστήμονες αναπτύσσουν τρισδιάστατους ιστούς ανθρώπινου εγκεφάλου.» Επανεξέταση τεχνολογίας MIT. 28 Αυγούστου 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Ελάχ .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. " Λειτουργικά και βιώσιμα μοντέλα 3D ανθρώπινου νευρικού δικτύου από πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα. "ACS Biomaterials Science & Engineering, ένα περιοδικό της American Chemical Society. 1 Οκτωβρίου 2018.