Die Ergebnisse, die von einem Team von Wissenschaftlern der University of Michigan Medical School und Kollegen berichteten , verwenden eine Technik, die " Epilepsie in einer Schale " bezeichnet werden könnte .
Durch Drehen Hautzellen von Epilepsie-Patienten in Stammzellen und dann drehen diese Stammzellen zu Neuronen oder Nervenzellen des Gehirns , erstellt das Team eine Miniatur- Testfeld für Epilepsie. Es könnten auch die Signale zu messen , die die Zellen miteinander Senden, durch kleine Portale genannte Natriumkanäle .
In Neuronen aus den Zellen von Kindern , die eine schwere , seltene genetische Form der Epilepsie genannt Dravet Syndrom abgeleitet , berichten die Forscher abnorm hohen Konzentrationen von Natriumstrom Aktivität. Sie sahen spontane Ausbrüche von Kommunikation und " Übererregbarkeit " , die möglicherweise aus Anfällen gesetzt könnte . Neuronen aus Hautzellen von Menschen ohne Epilepsie gemacht zeigte keine dieser abnorme Aktivität .
Sie berichten ihre Ergebnisse online in den Annals of Neurology und haben weiter daran gearbeitet, induzierte pluripotente Stammzelllinien aus den Zellen von Patienten mit anderen genetischen Formen von Epilepsie erstellen. Die Arbeit wird von den National Institutes of Health , der American Epilepsy Society , der Epilepsie-Stiftung und UM finanziert.
Die neuen Erkenntnisse unterscheidet sich von dem, was andere Wissenschaftler haben bei Mäusen - , die die Bedeutung des Studiums Zellen aus menschlichen Epilepsie-Patienten gemacht . Eine neue Mutation in SCN1A , das Gen, das die entscheidende Natriumkanal- Protein namens Nav1.1 kodiert : Da die Zellen von Patienten gekommen , die Handschrift bei den meisten Patienten mit Dravet -Syndrom gesehen enthalten sie . Daß Mutation reduziert die Anzahl der Kanäle, die die Hälfte der normalen Anzahl von Patienten Gehirnen .
" Mit dieser Technik können wir Zellen, die sehr ähnlich der patienteneigenen Gehirnzellen , ohne eine Hirnbiopsie studieren", sagt Senior Autor und Teamleiter Jack M. Eltern, MD, Professor für Neurologie an der UM und ein Forscher an der VA Ann Arbor Healthcare System . "Es scheint, dass die Zellen Überkompensation für den Verlust von Kanälen aufgrund der Mutation. Diese patientenspezifische induzierten Neuronen sind äußerst viel versprechend für die Modellierung von Anfallsleiden und möglicherweise Screening Medikamente. "
Mit dem neuen Papier , Eltern, Postdoc Yu Liu , Ph.D. und ihre Mitarbeiter Lori Isom , Ph.D., Professor für Pharmakologie und für Molekulare und Integrative Physiologie an der UM und Miriam Meisler , Ph.D., Universität Professor für Humangenetik an UM, Bericht fällt Entdeckungen über das, was in der geschieht Zellebene in den Neuronen Dravet- Syndrom-Patienten mit einem mutierten SCN1A Gens.
Sie zeigten auch , dass die Wirkung ist in etwas, das passiert nach Funktion des Gens reduziert wird aufgrund der Mutation , auch wenn sie noch nicht wissen, wie oder warum die Nervenzellen überkompensieren teilweisen Verlust dieses Kanals verwurzelt.
Und fanden sie, dass die Nervenzellen haben die verräterischen Anzeichen von Übererregbarkeit in den ersten Wochen nicht zu zeigen , nachdem sie gemacht wurden - im Einklang mit der Tatsache, dass Kinder mit Dravet -Syndrom oft nicht leiden ihre erste Anfälle , bis sie mehrere Monate alt sind.
"Darüber hinaus Wiedergabe der Hyperaktivität von epileptischen Neuronen in diesen Zellkulturen zeigt, dass es eine intrinsische Veränderung der Neuronen, die nicht am Eingang des Gehirns abhängig von den Schaltkreisen ", so Koautor Meisler .
Eine Plattform zum Testen von Medikamenten
Viele Dravet Patienten nicht auf die aktuelle Epilepsie Medikamente reagieren , so dass die Suche nach neuen Möglichkeiten dringend. Ihr Leben ist ständig bedroht von der Gefahr der SUDEP , plötzliche und unerwartete Todesfälle bei Epilepsie - und sie nie ihren Zustand , die ihre Entwicklung verzögert und erfordert oft rund um die Uhr Betreuung entwachsen .
"Die Arbeit mit Patienten Familien und Übersetzung unserer Natriumkanal Forschung auf eine pädiatrische Erkrankung hat unsere Grundlagenforschung arbeiten viel unmittelbarer und kritisch gemacht", sagt Isom , die auf dem wissenschaftlichen Beirat des Dravet Syndrome Foundation zusammen mit Meisler dient . Eltern, die sich zusammen leitet UM Comprehensive Epilepsie -Programm , wurde kürzlich von der Stiftung geehrt.
Das Team arbeitet nun in Richtung Screening spezifische Verbindungen für anfalls beruhigend Potenzial Dravet -Syndrom, durch die Prüfung ihrer Auswirkungen auf die Zellen in der " Epilepsie in einer Schale " -Modell. Beitragen können, dass ältere Medikamente , um ein zweites Leben Behandlung eine ganz andere Krankheit von dem, was sie ursprünglich bestimmt waren, haben - Die National Institutes of Health hat eine Bibliothek von Medikamenten, die von der US Food and Drug Administration zur Verfügung für die Forscher zu bedienen zugelassen haben.
Eltern und seine Kollegen hoffen, dass Medikamente, die bestimmte Aspekte der Natriumkanäle beeinflussen zu identifizieren , um zu sehen, wenn sie die Natriumströme und ruhig Übererregbarkeit zu dämpfen. Das Team wird die Erforschung neuer Techniken, die diesen Prozess beschleunigen kann , mit Mikroelektroden und Calcium-sensitiven Farbstoffen. Sie hoffen auch , um das Modell zu verwenden, um potenzielle Medikamente für nicht-genetische Formen von Epilepsie zu studieren.
Nachdem ein UM-Team , die Experten in induzierte pluripotente Stammzellbiologie gehören Natrium-Kanal- Physiologie und Epilepsie Genetik Expertise hilft die Forschung Fortschritte , Eltern Noten. "Epilepsie ist eine komplizierte Netzwerk Gehirn -Krankheit ", sagt er . "Es braucht teambasierte Wissenschaft , es anzugehen . "
Die Patienten im Rahmen der Forschergruppe
Die Forschung des UM-Team würde ohne die Beteiligung von Patienten mit Dravet -Syndrom und anderen genetischen Formen von Epilepsie , und ihre Eltern nicht möglich.
Mehr als 100 von ihnen haben die Internationale Ionenkanal- Epilepsie- Patientenregister , die an UM und Miami Kinderkrankenhaus basiert und durch die Dravet Syndrome Foundation und der ICE- Epilepsy Allianz mitfinanziert beigetreten . Die Forscher hoffen, dass klinische Studien mit potenziellen Medikamente mit Beteiligung von Patienten und andere, durchführen zu können .
In der Zwischenzeit können die Patienten mit anderen genetisch bedingte neurologische Krankheiten auch dazu beitragen, UM Wissenschaftler erfahren Sie mehr über die Bedingungen , durch die Teilnahme an weiteren Bemühungen zur induzierten Neuronen aus Hautzellen zu schaffen. Eltern und sein Team haben mit mehreren anderen UM Fakultät gearbeitet, um Stammzelllinien aus Hautzellen von Patienten mit anderen Krankheiten, einschließlich Formen der Ataxie und lysosmal Speicherkrankheit vorgesehen erstellen.