Ältere Gehirnzellen neu programmiert, von den Hautzellen aktivieren Studie der Alzheimer , Schizophrenie und Autismus

Schwer Studie Erkrankungen wie Alzheimer, Schizophrenie Und Autismus jetzt mehr sicher und effektiv dank eines innovativen neuen Verfahren zur Gewinnung von reifen Hirnzellen , die Neuronen genannt aus umprogrammiert Hautzellen untersucht werden . Laut Chen Gong , der Verne M. Willaman Chair in Life Sciences und Professor für Biologie an der Penn State University und der Leiter des Forschungsteams ", der spannendste Teil dieser Forschung ist, dass es das Versprechen der direkten Krankheitsmodelle , so dass für die Erstellung, in einer Petrischale , des reifen menschlichen Nervenzellen , die viel wie Neuronen, die von Natur aus im menschlichen Gehirn wachsen zu verhalten. " Chen fügte hinzu, dass die Methode könnte , die individuell gestaltet Therapien für einzelne Patienten auf der Grundlage ihrer eigenen genetischen und zellulären Informationen führen. Die Forschung wird in der Fachzeitschrift veröffentlicht werden Stammzellforschung .

"Natürlich wollen wir nicht , jemand Gehirnzellen zu entfernen , zu experimentieren an , so Neuerstellung des Patienten Hirnzellen in einer Petrischale ist die nächste beste Sache zu Forschungszwecken und Wirkstoff-Screening ", sagte Chen . Chen erklärte, dass in früheren Arbeiten hatten Wissenschaftler einen Weg, um die Hautzellen umzuprogrammieren von Patienten , um nicht spezialisierte oder undifferenzierten pluripotenten Stammzellen werden ( iPS-Zellen ) gefunden. " Eine pluripotente Stammzelle ist eine Art von unbeschriebenes Blatt ", erklärte Chen . " Während der Entwicklung , Differenzierung solcher Stammzellen in vielen unterschiedlichen , spezialisierten Zelltypen , wie beispielsweise eine Muskelzelle, eine Hirnzelle oder eine Blutzelle ist. Also, nach Erzeugen iPSCs von Hautzellen , Forscher dann können sie zu kultivieren , um Hirnzellen zu werden, oder Neuronen, die in einer Petrischale sicher untersucht werden können . "

Jetzt , in der neuen Forschung, Chen und sein Team haben einen Weg zu iPSCs in reifen menschlichen Nervenzellen viel effektiver zu unterscheiden , erzeugen Zellen, ähnlich wie Nervenzellen im Gehirn verhalten gefunden. Chen erklärte, dass , in ihrer natürlichen Umgebung , Neuronen sind immer in unmittelbarer Nähe zu finden , um sternförmige Zellen, Astrozyten , die im Gehirn reichlich vorhanden sind und helfen, Neuronen , um richtig funktionieren . "Weil Neuronen neben Astrozyten im Gehirn sind , sagten wir voraus , dass diese direkten physischen Kontakt könnte ein integraler Bestandteil der neuronale Wachstum und die Gesundheit ", erklärte Chen .

Um diese Hypothese zu testen, Chen und seine Kollegen begann durch Kulti iPSC neurale Stammzellen, die Stammzellen, die das Potenzial zu Neuronen zu haben. Diese Zellen wurden auf einem Ein-Zell - dicke Schicht aus Astrozyten kultiviert , so daß die zwei Zelltypen wurden physikalisch berühren einander .

" Wir haben festgestellt , dass diese Nervenstammzellen auf Astrozyten kultiviert viel effektiver differenziert zu reifen Nervenzellen ", sagte Chen, kontras sie mit anderen neurale Stammzellen, die allein in einer Petrischale kultiviert wurden . "Es war fast, als ob die Astrozyten wurden die Stammzellen zu jubeln , ihnen zu sagen, was zu tun ist , und ihnen helfen, ihr Schicksal zu Neuronen zu erfüllen . "

Um die Überlegenheit der Neuronen zu Astrozyten gewachsen nächsten demonstrieren , Chen und seine Co-Autoren verwendet einen Elektrophysiologie Aufnahmetechnik , um zu zeigen , dass die Zellen auf Astrozyten gewachsen hatte viele mehr synaptische Ereignisse - Signale von einer Nervenzelle ausgesendet zu den anderen. In einem anderen Versuch nach dem Züchten der neuralen Stammzellen neben Astrozyten nach nur einer Woche zeigten die Forscher, dass die neu differenzierten Neuronen Aktionspotentiale Brand auslösen - der raschen elektrischen Anregungssignals , das in allen Neuronen im Gehirn auftritt. In einem Abschlusstest , fügte die Teammitglieder menschliche neurale Stammzellen zu einer Mischung mit der Maus Neuronen. "Wir fanden heraus, dass , nach einer Woche , es gab eine Menge von " cross-talk "zwischen den Neuronen der Maus und der menschlichen Nervenzellen ", sagte Chen . Er erklärte, dass " Übersprechen " tritt auf, wenn ein Neuron Kontakte seinen Nachbarn und gibt eine chemische genannt Neurotransmitter , um Tätigkeit seinen Nachbarn zu modulieren.

"Frühere Forscher konnten nur erhalten Gehirnzellen von verstorbenen Patienten, die an Krankheiten wie Alzheimer , Schizophrenie und Autismus gelitten hatten ", sagte Chen . "Jetzt können die Forscher Hautzellen von lebenden Patienten zu nehmen - eine sichere und minimal-invasives Verfahren - und wandeln sie in Gehirnzellen, die die Aktivität von patienteneigenen Gehirnzellen zu imitieren. " Chen fügte hinzu, dass mit dieser Methode , die Forscher auch herausfinden können , wie ein bestimmtes Medikament eines bestimmten Patienten eigenen Gehirnzellen beeinflussen , ohne dass der Patient das Medikament zu versuchen - wodurch das Risiko von schweren Nebenwirkungen . " Der Patient kann sein eigenes Versuchskaninchen für die Gestaltung seiner eigenen Behandlung, ohne direkt an experimentiert werden", sagte Chen .