Cum inovația cu celule stem are o cercetare avansată în neuroștiințe

Unul dintre factorii care influențează studiul creierului uman este abilitatea de a efectua cercetări cu privire la funcționarea efectivă a țesutului creierului uman. Ca rezultat, multe studii științifice sunt efectuate pe rozătoare ca un proxy de mamifer. Dezavantajul acestei abordări este că creierele rozătoarelor sunt diferite în structură și funcție. Potrivit lui Johns Hopkins, din punct de vedere structural, creierul uman are aproximativ 30% neuroni și 70% glia, în timp ce creierul șoarecelui are raportul opus [1]. Cercetătorii MIT au descoperit că dendritele neuronilor umani poartă semnale electrice diferit de neuronii rozătoare [2]. O alternativă inovatoare este creșterea țesutului cerebral uman folosind tehnologia celulelor stem.

Celulele stem sunt celule nespecializate care dau naștere la celule diferențiate. Este o descoperire relativ recentă datând din anii '80. Celulele stem embrionare au fost descoperite pentru prima dată în 1981 de Sir Martin Evans de la Universitatea Cardiff, Marea Britanie, apoi la Universitatea din Cambridge, laureat al Premiului Nobel pentru medicină din 2007 [3].

În 1998, celulele stem embrionare umane izolate au fost cultivate într-un laborator de James Thomson de la Universitatea Wisconsin din Madison și John Gearhart de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore [4].

Opt ani mai târziu, Shinya Yamanaka de la Universitatea Kyoto din Japonia a descoperit o metodă de transformare a celulelor pielii șoarecilor în celule stem pluripotente folosind un virus pentru a introduce patru gene [5]. Celulele stem pluripotente au capacitatea de a se dezvolta în alte tipuri de celule. Yamanaka, alături de John B. Gurdon, a câștigat Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină 2012 pentru descoperirea că celulele mature pot fi reprogramate pentru a deveni pluripotente [6]. Acest concept este cunoscut sub numele de celule stem pluripotente induse sau iPSC.

În 2013, o echipă de cercetători europeni formată din oameni de știință, condusă de Madeline Lancaster și Juergen Knoblich, a dezvoltat un organoid cerebral tridimensional (3D) folosind celule stem pluripotente umane care „au crescut la aproximativ patru milimetri în dimensiune și ar putea supraviețui până la 10 luni . [7]. ” Aceasta a fost o descoperire majoră, deoarece modelele anterioare de neuroni au fost cultivate în 2D.

Mai recent, în octombrie 2018, o echipă de oameni de știință conduși de Tufts a dezvoltat un model 3D de țesut cerebral uman care a prezentat activitate neuronală spontană timp de cel puțin nouă luni. Studiul a fost publicat în octombrie 2018 în ACS Biomaterials Science & Engineering, un jurnal al American Chemical Society [8].

De la descoperirea inițială a celulelor stem la șoareci până la creșterea modelelor 3D de rețele neuronale umane din celule stem pluripotente în mai puțin de 40 de ani, ritmul avansării științifice a fost exponențial. Aceste modele 3D de țesuturi cerebrale umane pot ajuta la avansarea cercetărilor în descoperirea de noi tratamente pentru Alzheimer, Parkinson, Huntington, distrofia musculară, epilepsia, scleroza laterală amiotrofică (cunoscută și sub numele de SLA sau boala Lou Gehrig) și multe alte boli și tulburări ale creierului. Instrumentele pe care le folosește neurologia pentru cercetare evoluează în sofisticare, iar celulele stem joacă un rol important în accelerarea progresului în beneficiul umanității.

Copyright © 2018 Cami Rosso Toate drepturile rezervate.

2. Rosso, Cami. „De ce creierul uman prezintă inteligență superioară?” Psihologie astăzi. 19 octombrie 2018.

3. Universitatea Cardiff. „Sir Martin Evans, Premiul Nobel pentru medicină.” Adus la 23 octombrie 2018 de pe http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Vizualizări ale inimii. „Cronologia celulelor stem”. 2015 aprilie-iunie Adus pe 23-10-2018 de pe https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. „Cum au schimbat lumea celulele iPS.” Natură. 15 iunie 2016.

6. Premiul Nobel (08-10-2012). „Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină 2012 [Comunicat de presa]. Adus la 23 octombrie 2018 de pe https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. „Oamenii de știință cultivă țesuturi cerebrale umane tridimensionale.” MIT Technology Review. 28 august 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Vânător, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. ” Modele funcționale și durabile de rețea neuronală umană 3D de la celule stem pluripotente. ”ACS Biomaterials Science & Engineering, un jurnal al American Chemical Society. 1 octombrie 2018.