Jak inovace kmenových buněk pokročila v neurovědním výzkumu

Jedním z hlavních faktorů při studiu lidského mozku je schopnost provádět výzkum skutečně fungující lidské mozkové tkáně. Ve výsledku se provádí mnoho vědeckých studií o hlodavcích jako zástupci savců. Nevýhodou tohoto přístupu je, že mozky hlodavců se liší strukturou a funkcí. Podle Johna Hopkinse je lidský mozek strukturálně přibližně 30 procent neuronů a 70 procent glií, zatímco mozek myší má opačný poměr [1]. Vědci z MIT objevili, že dendrity lidských neuronů nesou elektrické signály jinak než neurony hlodavců [2]. Inovativní alternativou je růst lidské mozkové tkáně pomocí technologie kmenových buněk.

Kmenové buňky jsou nespecializované buňky, které dávají vznik diferencovaným buňkám. Je to relativně nedávný objev z 80. let. Embryonální kmenové buňky byly poprvé objeveny v roce 1981 sirem Martinem Evansem z Cardiff University ve Velké Británii, poté na University of Cambridge, nositeli Nobelovy ceny za medicínu za rok 2007 [3].

V roce 1998 izolovaly lidské embryonální kmenové buňky v laboratoři James Thomson z University of Wisconsin v Madisonu a John Gearhart z Johns Hopkins University v Baltimoru [4].

O osm let později objevil Shinya Yamanaka z Kjótské univerzity v Japonsku metodu transformace kožních buněk myší na pluripotentní kmenové buňky pomocí viru k zavedení čtyř genů [5]. Pluripotentní kmenové buňky mají schopnost vyvinout se v jiné typy buněk. Yamanaka spolu s Johnem B. Gurdonem získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu 2012 za objev, že mohou být přeprogramovány zralé buňky, aby se staly pluripotentními [6]. Tento koncept je znám jako indukované pluripotentní kmenové buňky nebo iPSC.

V roce 2013 vyvinul evropský výzkumný tým vědců vedený Madeline Lancasterovou a Juergenem Knoblichem trojrozměrný (3D) mozkový organoid s použitím lidských pluripotentních kmenových buněk, které „dorostly do velikosti asi čtyř milimetrů a mohly přežít až 10 měsíců . [7]. “ To byl hlavní průlom, protože předchozí modely neuronů byly kultivovány ve 2D.

Nedávno, v říjnu 2018, tým vědců vedených společností Tufts vypěstoval 3D model lidské mozkové tkáně, který vykazoval spontánní nervovou aktivitu po dobu nejméně devíti měsíců. Studie byla zveřejněna v říjnu 2018 v ACS Biomaterials Science & Engineering, časopis Americké chemické společnosti [8].

Od počátečního objevu kmenových buněk u myší až po rostoucí 3D modely lidských neuronových sítí z pluripotentních kmenových buněk za méně než 40 let bylo tempo vědeckého pokroku exponenciální. Tyto 3D modely lidské mozkové tkáně mohou pomoci pokročit ve výzkumu při hledání nových způsobů léčby Alzheimerovy, Parkinsonovy, Huntingtonovy, svalové dystrofie, epilepsie, amyotrofické laterální sklerózy (známé také jako ALS nebo Lou Gehrigova choroba) a mnoha dalších nemocí a poruch mozku. Nástroje, které neurověda používá pro výzkum, se vyvíjejí sofistikovaně a kmenové buňky hrají důležitou roli při zrychlení pokroku ve prospěch lidstva.

Copyright © 2018 Cami Rosso Všechna práva vyhrazena.

2. Rosso, Cami. "Proč lidský mozek vykazuje vyšší inteligenci?" Psychologie dnes. 19. října 2018.

3. Cardiffská univerzita. "Sir Martin Evans, Nobelova cena za medicínu." Citováno 23. října 2018 z http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Pohledy na srdce. "Časová osa kmenových buněk." 2015 duben-červen Citováno 10-23-2018 z https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Jak buňky iPS změnily svět." Příroda. 15. června 2016.

6. Nobelova cena (8. 10. 2012). „Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu 2012 [Tisková zpráva]. Citováno 23. října 2018 z https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Vědci pěstují trojrozměrné lidské mozkové tkáně." Recenze technologie MIT. 28. srpna 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. “ Funkční a udržitelné 3D modely lidské neurální sítě z pluripotentních kmenových buněk. “ACS Biomaterials Science & Engineering, časopis Americké chemické společnosti. 1. října 2018.