Forscher Fokus auf menschlichen Zellen für Rückenmarksverletzung Repair

Zum ersten Mal entdeckten Wissenschaftler, dass eine bestimmte Art von menschlichen Zelle , aus Stammzellen erzeugt und in das Rückenmark verletzt Ratten transplantiert , bieten enorme Vorteile , nicht nur Reparatur von Schäden des Nervensystems , sondern helfen die Tiere wieder Bewegungsfunktion .

Die Studie, veröffentlicht heute in der Fachzeitschrift PLoS ONE, konzentriert sich auf die menschliche Astrozyten - die große Unterstützung Zellen in das zentrale Nervensystem - und zeigt an, dass die Transplantation dieser Zellen stellt einen möglichen neuen Weg zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen und anderen zentralen Nervensystems Erkrankungen.

In enger Zusammenarbeit haben Forschungsteams an der Universität von Colorado School of Medicine und University of Rochester Medical Center einen wichtigen Durchbruch in der Verwendung von menschlichen Astrozyten für die Reparatur von verletzten Rückenmark der Ratte gemacht .

"Wir haben in der bisherigen Forschung , dass die richtigen Arten von Ratten- Astrozyten sind vorteilhaft gezeigt , aber diese Studie bringt es auf menschlicher Ebene , das ein großer Schritt ist ", sagte Chris Pröschel , Ph.D., Hauptautor der Studie und Assistant Professor für Genetik an der University of Rochester Medical Center. " Was ist wirklich auffällig ist die Robustheit des Effekts. Wissenschaftler haben Reparatur von Rückenmarksverletzungen bei Ratten vor beansprucht, aber die Vorteile waren unterschiedlich und selten so stark ist wie das, was wir mit unseren Transplantationen gesehen habe. "

Es gibt eine Einschränkung auf die Feststellung - nicht irgendein Astrozyten tun wird. Verwendung von Stammzellen als menschliche fetale glialen Vorläuferzellen bekannt ist, erzeugt Forscher zwei Arten von Astrozyten durch Ein- oder Ausschalten verschiedener Signale in den Zellen. Einmal in der Tiere implantiert , entdeckten sie, dass eine Art von menschlichen Astrozyten gefördert deutliche Erholung nach einer Rückenmarksverletzung , während ein anderer nicht.

"Unsere Studie ist zu zeigen, dass verschiedene Arten von menschlichen Astrozyten einzigartige , aus exakt den gleichen Population von menschlichen Vorläuferzellen abgeleitet sind, haben ganz andere Wirkung , wenn es um die Reparatur des verletzten Rückenmarks kommt ", sagte Stephen Davies , Ph.D., erste Autor und Associate Professor in der Abteilung für Neurochirurgie an der University of Colorado Denver . "Es ist klar , dass nicht alle menschlichen Astrozyten sind gleich, wenn es um die Förderung der Reparatur des verletzten zentralen Nervensystems kommt . "

Die Forschungsteams von Rochester und Denver fand auch, dass die Transplantation die ursprünglichen Stammzellen direkt in das Rückenmark verletzt Ratten nicht helfen Erholung. Forscher glauben, dass diese Vorgehensweise - Transplantation von undifferenzierten Stammzellen in den beschädigten Bereich und in der Hoffnung die Verletzung bewirkt, dass die Stammzellen in der nützlichsten Zelltypen verwandeln - ist wahrscheinlich nicht die beste Strategie für Verletzungen zu reparieren.

Laut Mark Noble , Direktor der Universität von Rochester Stammzellen und regenerative Medizin -Institut : "Diese Studie ist ein wichtiger Schritt in Richtung der Entwicklung besserer Therapien für Rückenmarksverletzungen , sowohl bei der Bereitstellung von sehr effektive menschliche Astrozyten und zu demonstrieren , dass es unerlässlich um zuerst die am vorteilhaftesten Zelltyp in der Gewebekultur vor der Transplantation . Es ist klar, dass wir nicht an der verletzten Gewebe verlassen, um die nützlichsten Differenzierung dieser Vorläuferzellen induzieren. "

Um die verschiedenen Arten von Astrozyten im Experiment verwendet erstellen , isoliert Forscher menschlichen Glia- Vorläuferzellen , die zuerst von Margot Mayer- Pröschel , Ph.D., Associate Professor für Genetik an der University of Rochester Medical Center identifiziert und ausgesetzt diese Vorläuferzellen zwei verschiedene Signalmoleküle verwendet, um verschiedene astrozytären Zellschicksal beauftragen - BMP ( bone morphogenetic protein ) oder CNTF ( ciliary neurotrophic factor ) .

Transplantation der BMP menschlichen Astrozyten vorgesehen umfangreichen Nutzen , darunter bis zu einem Anstieg von 70% in den Schutz der verletzten Rückenmarksneuronen , die Unterstützung für das Nervenfaserwachstum und Wiederherstellung der Bewegungsfunktion, wie die Fähigkeit einer Ratte , eine leiterartige Spur überqueren gemessen.

Demgegenüber Transplantation der CNTF Astrozyten oder der Stammzellen selbst, nicht gelungen, diese Vorteile bereitzustellen.

Forscher untersuchen derzeit , warum eine Art von Astrozyten durchgeführt, so viel besser als die anderen ; jedoch ist es wahrscheinlich, dass mehrere komplexe zelluläre Mechanismen beteiligt sind.

"Es wird geschätzt , dass Astrozyten bilden die überwiegende Mehrheit aller Zelltypen im menschlichen Gehirn und Rückenmark , und bieten mehrere verschiedene Arten von Unterstützung für Neuronen und anderen Zellen des zentralen Nervensystems ", sagte Jeannette Davies , Ph.D. , Assistant Professor an der University of Colorado Denver und Co-Lead- Autor der Studie . "Diese vielfältigen Funktionen sind wahrscheinlich alle auf die Fähigkeit der rechten menschlichen Astrozyten , die verletzte Rückenmark zu reparieren beitragen . "

Mit diesen Ergebnissen sind die Pröschel und Davies Teams voran über die notwendigen nächsten Schritte , bevor sie den Ansatz beim Menschen umsetzen können , einschließlich der Prüfung der transplantierten menschlichen Astrozyten in verschiedenen Verletzungen Modelle, die in einem frühen schweren , komplexen menschlichen Rückenmarksverletzungen zu ähneln und späten Stadien nach einer Verletzung .

"Studien wie diese bringen zunehmende Hoffnung für Patienten mit Rückenmarksverletzungen ", sagte Jason Huang , MD, Associate Professor für Neurochirurgie an der Medical Center und Leiter der Neurochirurgie am Highland Hospital. " Die Behandlung von Rückenmarksverletzungen wird ein multidisziplinärer Ansatz erforderlich , aber diese Studie ist eine viel versprechende eine zeigt die Bedeutung der Änderung menschlichen Astrozyten vor der Transplantation und hat bedeutende klinische Auswirkungen . "

Neben Pröschel und Noble, Davies und Davies, Margot Mayer- Pröschel , Ph.D., und Chung- Hsuan Shih, an der University of Rochester Medical Center dazu beigetragen, die Forschung. Teile dieser Forschung wurden vom Staat New York Spinal Cord Injury Research-Programm finanziert , Cell Fonds und private Spenden die Carlson Stem von der internationalen Gemeinschaft Rückenmarksverletzungen .

Finanzierung:Diese Arbeit wurde durch Mittel aus dem National Institutes of Health [ Zuschuss Zahlen RO1 - NS046442 , RO1 - NS42820 ] unterstützt; und die CareCure SCI Gemeinschaft. Die Geldgeber hatten keine Rolle in Studiendesign, Datenerhebung und -analyse , Entscheidung zur Veröffentlichung oder Erstellung des Manuskripts .

Konkurrierende Interessen:Die Autoren haben erklärt, dass keine Interessenkonflikte bestehen .

Zitat:

" Transplantation bestimmter menschlicher Astrozyten Fördert die Rehabilitation nach einer Rückenmarksverletzung . "
Davies SJA , Shih CH, Edle M, Mayer- Pröschel M, Davies JE, et al. (2011)
PLoS ONE6 (3): e17328 . doi: 10.1371 / journal.pone.0017328