Neuroni koji čine naš mozak i nervni sistem sazrevaju polako tokom mnogo meseci. I dok ovo može biti korisno sa stanovišta evolucije, spor tempo čini rastuće ćelije za proučavanje neurodegenerativnih i neurorazvojnih bolesti — poput Parkinsonove bolesti, Alchajmerove bolesti i autizma — u laboratoriji prilično izazovnim.
Trenutno, nervnim ćelijama dobijenim iz ljudskih pluripotentnih matičnih ćelija potrebni su meseci da dostignu stanje nalik odraslom u laboratoriji – vremenska linija koja odražava spori tempo razvoja ljudskog mozga. („Pluripotentne matične ćelije“ imaju potencijal da se razviju u mnoge druge vrste ćelija.)
Novo istraživanje koje je vodio Memorijalni centar za rak Sloan Ketering (MSK) je, međutim, otkrilo način da se „hakuju“ unutrašnji satovi ćelija kako bi se ubrzao proces. Rad baca novo svetlo na to kako se regulišu rasporedi razvoja ćelija.
„Ovaj spori tempo razvoja nervnih ćelija povezan je sa jedinstvenim i složenim kognitivnim sposobnostima ljudi“, kaže Lorenc Studer, MD, direktor MSK-ovog Centra za biologiju matičnih ćelija i stariji autor dve nedavne studije objavljene u Nature and Nature Biotechnologi. „Prethodna istraživanja su sugerisala prisustvo ‘sata’ unutar ćelija koji određuje tempo razvoja naših neurona, ali njegova biološka priroda je uglavnom ostala nepoznata – do sada.“
Istraživači, predvođeni prvim autorom studije Gabriele Ciceri, dr., identifikovali su epigenetsku „barijeru“ u matičnim ćelijama koje stvaraju neuronske ćelije. („Epigenetske promene“ su one koje ne menjaju DNK kod.) Ova barijera deluje kao kočnica u procesu razvoja i određuje brzinu kojom ćelije sazrevaju. Inhibiranjem barijere, naučnici su uspeli da ubrzaju razvoj neurona, objavili su 31. januara u Nature.
„Dok sam proučavao razvoj mozga kod miševa, bio sam zapanjen načinom na koji neuroni napreduju kroz niz koraka u veoma preciznom rasporedu“, kaže dr Ciceri, viši naučnik u Studer laboratoriji na MSK-ovom institutu Sloan Kettering. „Ali ovaj raspored stvara veliki praktični izazov kada radite sa ljudskim neuronima – ono što kod miša traje satima i danima zahteva nedelje i mesece u ljudskim ćelijama.
Štaviše, tim je pokazao da je ova epigenetska barijera koja postavlja brzinu ugrađena u neuralne matične ćelije mnogo pre nego što se diferenciraju u različite tipove neurona. Takođe su otkrili više nivoe barijere u ljudskim neuronima u poređenju sa neuronima miša, što može pomoći da se objasne razlike u tempu sazrevanja ćelija kod različitih vrsta.
Otkrivanje temeljne biologije
To što su takva otkrića napravljena u centru za rak nije toliko iznenađujuće kao što se na prvi pogled čini. Laboratorija Studer se dugo fokusirala na iskorištavanje napretka u biologiji matičnih ćelija za razvoj novih terapija za degenerativne bolesti i rak – od kojih su oba snažno povezana sa starenjem.
Štaviše, MSK je dugo bio lider u istraživanju „osnovne nauke“, odnosno nauke koja nastoji da izgradi fundamentalno razumevanje ljudske biologije.
Otprilike polovina budžeta Nacionalnog instituta za zdravlje (NIH) ide na finansiranje osnovnih naučnih istraživanja, a velika većina lekova koje je odobrila Uprava za hranu i lekove poslednjih godina uključivala je javno finansirana osnovna istraživanja, prema NIH.
„Svi veliki napredak u lečenju raka poslednjih godina — terapija inhibitorima imunološke kontrolne tačke, terapija CAR T ćelijama, vakcine protiv raka — svi su ukorenjeni u osnovnim istraživanjima“, kaže dr Džoan Masage, direktor Sloan Kettering Institut i glavni naučni rukovodilac MSK. „Ponekad mogu proći godine da bi medicinska relevantnost određenog otkrića postala jasna.“
