Istraživači sa Univerziteta Viskonsin-Medison identifikovali su proteinski ključ za razvoj vrste moždanih ćelija za koje se veruje da igraju ulogu u poremećajima poput Alchajmerove i Parkinsonove bolesti i iskoristili su ovo otkriće da po prvi put uzgajaju neurone iz matičnih ćelija.
Norepinefrin neuroni dobijeni iz matičnih ćelija tipa koji se nalazi u delu ljudskog mozga koji se zove locus coeruleus može omogućiti istraživanje mnogih psihijatrijskih i neurodegenerativnih bolesti i pružiti alat za razvoj novih načina za njihovo lečenje.
Iunlong Tao, istraživač na Univerzitetu Nanjing u Kini koji je bio profesor istraživanja u UV-Madisonovom Vaisman centru kada je studija sprovedena, i Su-Chun Zhang, profesor neuronauke i neurologije UV-Madison, objavili su svoj rad o ćelijama, koje nazivaju LC-NE neuronima, danas u časopisu Nature Biotechnology.
Norepinefrin neuroni u locus coeruleusu regulišu otkucaje srca, krvni pritisak, uzbuđenje, pamćenje, pažnju i reakcije „bori se ili beži“. Ljudi imaju približno 50.000 LC-NE neurona u zadnjem mozgu, gde je locus coeruleus. Odatle, LC-NE neuroni dopiru do svih delova mozga i kičmene moždine.
„Noradrenalinski neuroni u locus coeruleusu su neophodni za naš život. Mi to nazivamo životnim centrom“, kaže Džang. „Bez ovih nervnih ćelija, verovatno bismo izumrli sa Zemlje.“
Ovi neuroni takođe igraju ulogu, iako nepoznatu, u različitim neurodegenerativnim i neuropsihijatrijskim bolestima. U mnogim neurodegenerativnim bolestima kao što su Alchajmerova i Parkinsonova bolest, neuroni počinju da degenerišu u veoma ranoj fazi—ponekad godinama pre nego što drugi regioni mozga počnu da posustaju.
„Ljudi su to primetili dugo vremena, ali ne znaju koja je funkcija locus coeruleusa u ovom procesu. A delom i zato što nemamo dobar model koji bi imitirao ljudske LC-NE neurone“, kaže Tao, prvi autor studije.
Prethodni pokušaji stvaranja ovih neurona iz ljudskih matičnih ćelija pratili su protokol zasnovan na razvoju LC-NE neurona u modelima miša. Dve godine, Tao je istraživao zašto su ovi pokušaji bili neuspešni i kako se razvoj neurona iz matičnih ćelija razlikuje kod ljudi.
U novoj studiji je identifikovao ACTIVIN-A, protein koji pripada porodici faktora rasta, kao važan u regulisanju neurogeneze u ljudskim NE neuronima.
„Imamo neko novo razumevanje o razvoju locus coeruleusa“, kaže Tao. „To je glavni nalaz u ovom radu, i na osnovu tog nalaza, u mogućnosti smo da generišemo neurone norepinefrina locus coeruleus.“
Da bi stvorili LC-NE neurone, istraživači su pretvorili ljudske pluripotentne matične ćelije u ćelije iz zadnjeg mozga. Zatim su, koristeći ACTIVIN-A i niz dodatnih signala, usmeravali razvoj ćelija ka njihovoj sudbini kao LC-NE neuroni.
Jednom pretvorene, ćelije su pokazale tipične karakteristike funkcionalnih LC-NE neurona u ljudskom mozgu, oslobađajući neurotransmiter norepinefrin. Takođe su pokazali aksonalnu arborizaciju – produžetak dugih, razgranatih krakova neurona koji omogućavaju veze između moždanih ćelija – i reagovali na prisustvo ugljen-dioksida, koji je ključan za kontrolu disanja.
Nove ćelije mogu poslužiti kao modeli za bolesti kod ljudi, omogućavajući naučnicima da pregledaju lekove za potencijalne tretmane i odgovore na pitanja poput zašto ćelije u locus coeruleusu umiru tako rano u neurodegenerativnim bolestima.
„Ako je ovo donekle uzročno, onda bismo potencijalno mogli učiniti nešto da sprečimo ili odložimo proces neurodegeneracije“, kaže Zhang.
LC-NE ćelije mogu jednog dana i same poslužiti kao terapija matičnim ćelijama.
„Primena ovih ćelija je prilično široka po svom značaju“, kaže Zhang.
Zatim, istraživači planiraju da ispitaju detaljne mehanizme putem kojih ACTIVIN-A reguliše razvoj LC-NE neurona. Grupa će takođe koristiti ćelije za translacioni rad skrininga lekova i modeliranja bolesti.
