Retina AMD Polska

Nowa mała cząsteczka “koktajlowa” ułatwia masową produkcję komórek nerwowych do terapii zastępczych

A New Small Molecule ‘Cocktail’ Facilitates Mass Production of Nerve Cells for Replacement Therapies

Choroby zwyrodnieniowe siatkówki są wynikiem obumierania komórek nerwowych w siatkówce, czyli części oka, która przetwarza światło na sygnały elektryczne, następnie przetwarzane przez mózg w obraz. Mózg i siatkówka są zbudowane głównie z komórek neuronowych i glejowych. Jedną ze strategii leczenia chorób siatkówki jest tworzenie nowych komórek siatkówki z prekursorów komórek neuronowych wyhodowanych na płytkach Petriego. Te nowe komórki mogą być wszczepiane do siatkówki, gdzie będą rozwijać się i zastępować te, które obumarły.

Jednak wstępne badania wykazały wiele problemów związanych z powstawaniem prekursorskich komórek neuronowych. Komórki mogą wytwarzać tylko kilka rodzajów neuronów, wiele komórek rozwija się w sposób niekontrolowany i staje się nowotworami, których nie można odtworzyć na szalkach Petriego. Ostatnie badanie NEI pokazało nową metodę tworzenia neuronowych komórek prekursorskich, która może rozwiązać wiele z tych problemów.

Li i zespół przedstawili szybszy i bardziej wydajny sposób na konwersję ludzkich zarodkowych komórek macierzystych (hESC) w stabilne prekursorskie komórki nerwowe (NPC). Do niedawna proces ten był długi i skomplikowany. Zmiana receptur często powodowała rozwój komórek macierzystych w komórkach innego rodzaju przez około 30 dni, po czym następowała ekstrakcja mechaniczna lub wyodrębnienie chemiczne NPC z pozostałych komórek.

W 2009 r. Chambers z zespołem zademonstrował szybszy i prostszy sposób. Wykazał on, że ponad 80% komórek hESC hodowanych w szalce Petriego może być zamienionych na NPC w ciągu trzynastu dni stosowania kilku leków z “drobnych cząsteczek” zwanych Noggin i SB431542. Spowalniają one reakcje chemiczne wywołane przekształceniami czynnika wzrostu białek beta (TGF-beta), które regulują wzrost i trwanie komórek w organizmie.

Li ze współpracownikami przebadali nieco inny “koktajl” leków z małych cząsteczek. Zastosowali hESC z SB431542 oraz dwa inne leki zwane CHIR99021 i związek E. CHIR99021 blokuje metabolizm enzymu glikogenu syntazy kinazy 3 (GSK3). Związek E blokuje działanie enzymów sekretazy gamma, które sterują rozwojem neuronów poprzez kontrolowanie serii reakcji chemicznych zwanych szlakiem sygnalizacji Notch. To nowe połączenie pracowało szybciej i bardziej zdecydowanie niż” koktajl” Chambersa, zmieniając niemal wszystkie (ok. 96%) z hESC wyrosłe na płytce Petriego w NPC w ciągu zaledwie siedmiu dni. Dwutygodniowe leczenie nowych NPC neuronami pobudzającymi czynniki wzrostu przekształciło większość (ok. 75%) tych komórek w dojrzałe neurony. Jak wiele neuronów w całym układzie nerwowym komórki te były zabarwione przez przeciwciała mikrotubul białka cytoszkieletowego związanego z białkiem 2 (MAP2). Zapis elektryczny wykazał, że nowe neurony przewodziły wiele prądów obserwowanych u dojrzałych neuronów i uformowały rodzaj szybkich synaps chemicznych występujących w całym układzie nerwowym.

NPC znajdują się w całym układzie nerwowym, a każdy z nich wytwarza odrębne białka. Przeciwciała niektórych z tych białek, takie jak Nestin homolog Orthodenticle 2 (Otx2) i białkowy receptor jądrowy 1(Nurr1), zabarwiły właśnie zmienione NPC, co sugeruje, że mogą one ewentualnie zastąpić neurony w całym układzie nerwowym.

Po wszczepieniu NPC w różne rejony mózgu u myszy komórki często przekształcały się w takie neurony jak oczekiwano. Ponadto wydaje się, że mogą one zastępować neurony w całym układzie nerwowym, także w siatkówce. Wbrew przewidywaniom, implantacja NPC nie powodowała rozwoju guzów jak NPC wytwarzane innymi metodami.
Jednym z najważniejszych wyników jest to, że prawdopodobnie NPC może być przekształcony w wiele neuronów po podziale i ponownym wzroście, nawet około 30 razy. Te wyniki sugerują, że NPC powstałe dzięki mieszance Li mogą stanowić dogodne źródło nowych komórek nerwowych do terapii regeneracyjnych.
Choroby zwyrodnieniowe siatkówki, są główną przyczyną ślepoty. Przedstawione badania mogą znacznie przyspieszyć opracowanie terapii komórkami zastępczymi w leczeniu chorób oczu i innych zaburzeń układu nerwowego. “Wykorzystanie neuronowych komórek prekursorskich w leczeniu ślepoty spowodowanej takimi chorobami, jak i barwnikowe zwyrodnienie plamki żółtej siatkówki wydaje się bardzo obiecujące,” powiedział Kang Zhang, MD, Ph.D., okulista z Centrum Shiley Eye na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i współautor publikacji.

Tłumaczyła: Anna Wszołek

Góra