Naučnici sa Medicinskog fakulteta Duke-NUS i Instituta za mehanobiologiju (MBI) na Nacionalnom univerzitetu Singapura (NUS) otkrili su novi put za buđenje uspavanih neuralnih matičnih ćelija, nudeći potencijalne nove terapije za neurorazvojne poremećaje kao što su autizam, smetnje u učenju, i cerebralnu paralizu.
U mozgu odraslih sisara, većina nervnih matičnih ćelija, koje potiču iz nervnog sistema i mogu prerasti u različite vrste moždanih ćelija, ostaju u stanju mirovanja dok ne dobiju specifične signale koji ih aktiviraju. Kada se probude, oni proizvode nove neurone, pomažući u popravljanju i rastu mozga.
Defekti u aktivaciji nervnih matičnih ćelija povezani su sa kognitivnim padom povezanim sa starenjem i neurorazvojnim poremećajima kao što je mikrocefalija, stanje gde je bebina glava mnogo manja od očekivane jer se njen mozak nije pravilno razvio.
Neurorazvojni poremećaji pogađaju oko pet odsto dece i adolescenata širom sveta i dovode do oštećenja kognicije, komunikacije, adaptivnog ponašanja i psihomotornih veština.
Da bi proučili ovu aktivaciju, naučnici su se okrenuli drozofili ili voćnim mušicama. Slično kao kod sisara, nervne matične ćelije voćnih mušica ostaju u stanju mirovanja dok se ne probude. Njihovi nalazi, objavljeni u časopisu Napredak nauke, pokazali su da je vrsta glijalnih ćelija nazvana astrociti – za koje se tradicionalno smatra da pružaju strukturnu i nutritivnu podršku – važna za buđenje uspavanih neuronskih matičnih ćelija u mozgu voćnih mušica.
Koristeći mikroskopiju super-rezolucije sa 10-strukom snagom uvećanja, tim naučnika je ispitao sićušne strukture vlakana koje su obeležje uspavanih nervnih matičnih ćelija voćnih mušica.
Ove fine strukture, prečnika oko 1,5 µm (ili 20 puta manje od prečnika ljudske kose), su izbočine koje se protežu iz tela ćelije i bogate su aktinskim ili proteinskim filamentima. Specifičan tip Formin proteina može aktivirati ove filamente i izazvati njihovo sklapanje.
Dr Lin Kun Jang, koji je bio naučni saradnik u Duke-NUS u vreme studije i prvi autor, rekao je: „Odlučili smo da se uključimo na ovaj put jer su varijante nivoa Formina povezane sa neurorazvojnim poremećajima kao što je mikrocefalija u Razumevanje ovog puta moglo bi da pruži novi uvid u razvoj rešenja za lečenje neurorazvojnih poremećaja.
Naučnici su primetili da astrociti oslobađaju tip signalnog proteina koji se zove preklopljena gastrulacija ili magla, što izaziva lančanu reakciju koja uključuje aktiviranje puta proteina Formin za kontrolu kretanja aktinskih filamenata. Na kraju, ovi procesi pokreću nervne matične ćelije iz njihovog stanja mirovanja. Zatim počinju da se dele, stvarajući nove neurone koji doprinose popravljanju i razvoju mozga.
Receptorski protein nazvan GPCR u nervnim matičnim ćelijama zatim reaguje na maglu izlučenu iz astrocita, aktivirajući signalni put koji kontroliše formiranje aktinskih filamenata u neuralnim matičnim ćelijama. GPCR imaju glavnu ulogu u osnovnim ćelijskim procesima.
Kao rezultat, porodica GPCR proteina je postala glavna meta lekova za lečenje različitih ljudskih bolesti: 34 procenta lekova odobrenih od strane FDA cilja ovu familiju proteina. Stoga, razumevanje kako ovaj signalni put kontroliše reaktivaciju nervnih matičnih ćelija može da pruži potencijalnu strategiju za korišćenje postojećih lekova za lečenje neurorazvojnih poremećaja.
Profesor Vang Hongjan, vršilac dužnosti direktora programa Duke-NUS-ovog programa za istraživanje neuronauka i poremećaja u ponašanju; i stariji autor studije, rekao je: „Naši nalazi dodaju novo znanje ograničenom korpusu istraživanja o mehanizmima koji upravljaju reaktivacijom nervnih matičnih ćelija u stanju mirovanja. Sa našim otkrićem astrocita kao ključnog igrača u reaktivaciji nervnih matičnih ćelija, sada imamo novi način da utičemo na ponašanje neuronskih matičnih ćelija.“
Profesor Patrick Tan, viši prodekan za istraživanje u Duke-NUS, rekao je: „Ovo ne samo da unapređuje naše fundamentalno razumevanje o tome kako astrociti utiču na razvoj moždanih ćelija, već i otvara nove puteve za unapređenje terapija neuroloških poremećaja, starenja mozga i povreda.
Naučnici trenutno istražuju druge signale iz astrocita koji bi mogli uticati na aktivnost nervnih matičnih ćelija. Takođe planiraju da istraže da li su slični mehanizmi uključeni u razvoj ljudskog mozga.
Ova studija je deo stalnih napora Duke-NUS-a da produbi razumevanje fundamentalnih mehanizama koji su u igri u ljudskom mozgu kako bi se stvorili novi terapijski pristupi, posebno za pacijente sa neurološkim stanjima.
