Дизайнерські нейрони пропонують нову надію для лікування хвороби Паркінсона

Дизайнерські нейрони пропонують нову надію для лікування хвороби Паркінсона

Резюме: Дослідники розробили новий метод перетворення ненейронних клітин у функціонуючі нейрони, які здатні утворювати синапси, виділяти дофамін і відновлювати функцію нейронів, порушену руйнуванням дофамінергічних клітин, пов’язаним із Паркінсоном.

Джерело: Університет штату Аризона

Нейродегенеративні захворювання пошкоджують і руйнують нейрони, руйнуючи як психічне, так і фізичне здоров’я. Хвороба Паркінсона, якою страждають понад 10 мільйонів людей у ​​всьому світі, не є винятком. Найбільш очевидні симптоми хвороби Паркінсона виникають після того, як хвороба ушкоджує певний клас нейронів, розташованих у середньому мозку. Ефект полягає в тому, щоб позбавити мозок дофаміну — ключового нейромедіатора, що виробляється ураженими нейронами.

У новому дослідженні Джеффрі Кордауер і його колеги описують процес перетворення ненейронних клітин у функціонуючі нейрони, здатні заселятися в мозку, розсилати свої волокнисті гілки через нервову тканину, утворювати синапси, виділяти дофамін і відновлювати здібності, підірвані хворобою Паркінсона. руйнування дофамінергічних клітин.

Нинішнє дослідження підтвердження концепції показує, що одна група експериментально сконструйованих клітин працює оптимально з точки зору виживання, росту, нейронної зв’язку та вироблення дофаміну, коли вони імплантовані в мозок щурів.

Дослідження демонструє, що результатом таких нейротрансплантатів є ефективне усунення моторних симптомів через хворобу Паркінсона.

Замісна терапія стовбуровими клітинами являє собою радикально нову стратегію лікування хвороби Паркінсона та інших нейродегенеративних захворювань. Незабаром футуристичний підхід буде випробуваний у першому в своєму роді клінічному випробуванні на конкретній популяції хворих на хворобу Паркінсона, які мають мутацію в гені паркіну.

Дослідження проводитиметься в різних місцях, включаючи неврологічний інститут Барроу в Фініксі, а Кордауер буде головним дослідником.

«Ми не можемо бути більш схвильовані можливістю допомогти людям, які страждають на цю генетичну форму хвороби Паркінсона, але уроки, винесені з цього дослідження, також безпосередньо вплинуть на пацієнтів, які страждають на спорадичні або негенетичні форми цієї хвороби», – Кордауер. каже.

Кордауер керує Дослідницьким центром нейродегенеративних захворювань ASU-Banner в Університеті штату Арізона і є почесним директором Шарлін і Дж. Оріна Едсонів в Інституті біодизайну. У новому дослідженні детально описується експериментальна підготовка стовбурових клітин, придатних для імплантації для усунення наслідків хвороби Паркінсона.

Дослідження з’явилося в поточному номері журналу Природна регенеративна медицина.

Нові погляди на хворобу Паркінсона

Щоб визначити нейрон, не обов’язково бути неврологом. Такі клітини з їх розгалуженим оточенням аксонів і дендритів миттєво впізнаються і не схожі на жодний інший тип клітин в організмі. За допомогою своїх електричних імпульсів вони ретельно контролюють все, від частоти серцевих скорочень до мови. Нейрони також є сховищем наших надій і тривог, джерелом нашої індивідуальної ідентичності.

Дегенерація та втрата дофамінергічних нейронів викликає фізичні симптоми ригідності, тремору та постуральної нестабільності, які характеризують хворобу Паркінсона. Додаткові наслідки хвороби Паркінсона можуть включати депресію, тривожність, дефіцит пам’яті, галюцинації та деменцію.

Через старіння населення людство стикається з зростаючою кризою випадків хвороби Паркінсона, кількість яких, як очікується, зросте до понад 14 мільйонів у всьому світі до 2040 року. Сучасні методи лікування, які включають використання препарату L-DOPA, здатні подолати лише деякі моторних симптомів захворювання і може викликати серйозні, часто нестерпні побічні ефекти після 5-10 років застосування.

Немає існуючого лікування, здатного повернути назад хворобу Паркінсона або зупинити її безжальний прогрес. Далекоглядні інновації для вирішення цієї надзвичайної ситуації вкрай необхідні.

(багато)потужна зброя проти хвороби Паркінсона

Незважаючи на інтуїтивну привабливість простої заміни мертвих або пошкоджених клітин для лікування нейродегенеративних захворювань, проблеми для успішної імплантації життєздатних нейронів для відновлення функції є величезними. Довелося подолати багато технічних перешкод, перш ніж дослідники, включаючи Кордауера, змогли почати досягати позитивних результатів, використовуючи клас клітин, відомий як стовбурові клітини.

Інтерес до стовбурових клітин як до привабливої ​​терапії ряду захворювань швидко набрав обертів після 2012 року, коли Джон Б. Гурдон і Шінья Яманака розділили Нобелівську премію за прорив у дослідженнях стовбурових клітин.

Вони показали, що зрілі клітини можна перепрограмувати, роблячи їх «плюрипотентними» або здатними диференціюватися в будь-який тип клітин в організмі.

Ці плюрипотентні стовбурові клітини функціонально еквівалентні фетальним стовбуровим клітинам, які процвітають під час ембріонального розвитку, мігруючи до місця свого проживання та розвиваючись у серцеві, нервові, легені та інші типи клітин, в одному з найбільш чудових перетворень у природі.

Нейронна алхімія

Дорослі стовбурові клітини бувають двох різновидів. Один тип можна знайти в повністю розвинених тканинах, таких як кістковий мозок, печінка та шкіра. Цих стовбурових клітин невелика кількість і, як правило, розвиваються до типу клітин, що належать до тканини, з якої вони походять.

Другий тип дорослих стовбурових клітин (і предмет цього дослідження) відомий як індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (ІПСК). Техніка виробництва ІПСК, що використовується в дослідженні, відбувається в два етапи. Певним чином клітини спонукаються до подорожі в часі спочатку в зворотному, а потім прямому напрямку.

По-перше, дорослі клітини крові обробляються специфічними факторами перепрограмування, які змушують їх повернутися до ембріональних стовбурових клітин. Друга фаза обробляє ці ембріональні стовбурові клітини додатковими факторами, змушуючи їх диференціюватися в бажані клітини-мішені — нейрони, що виробляють дофамін.

Дослідження демонструє, що результатом таких нейротрансплантатів є ефективне усунення моторних симптомів через хворобу Паркінсона. Зображення знаходиться у відкритому доступі

«Основний висновок у цій статті полягає в тому, що терміни, в які ви надаєте другий набір факторів, мають вирішальне значення», — каже Кордоуер. «Якщо ви лікувати їх і культивувати їх протягом 17 днів, а потім припинити їх поділ і диференціювати їх, це спрацює найкраще».

Розташуйте ідеальні нейрони

Експерименти дослідження включали iPSC, культивовані протягом 24 і 37 днів, але ті, які культивувалися протягом 17 днів до їх диференціації в дофамінергічні нейрони, були помітно кращими, здатними виживати у більшій кількості та розсилати свої гілки на великі відстані.

«Це важливо, — каже Кордауер, — тому що їм доведеться рости на великі відстані у більшому людському мозку, і тепер ми знаємо, що ці клітини здатні на це».

Щури, які отримували 17-денний іПСК, показали чудове одужання від моторних симптомів хвороби Паркінсона. Дослідження також демонструє, що цей ефект залежить від дози.

Коли невелику кількість iPSC пересадили в мозок тварин, відновлення було незначним, але велика кількість клітин викликала більш рясне розгалуження нервової системи та повне зникнення симптомів Паркінсона.

Дивись також

На ньому зображена пара, яка сидить перед телевізором

Початкове клінічне випробування буде застосовувати терапію iPSC до групи пацієнтів із хворобою Паркінсона, які мають певну генетичну мутацію, відому як мутація Паркіна. Такі пацієнти страждають від типових симптомів рухової дисфункції, характерних для загальної або ідіопатичної хвороби Паркінсона, але не страждають від зниження когнітивних функцій або деменції.

Ця когорта пацієнтів є ідеальним полігоном для замісної клітинної терапії. Якщо лікування буде ефективним, будуть проведені більш масштабні випробування, застосовуючи цю стратегію до версії хвороби Паркінсона, яка вражає більшість пацієнтів, уражених цим захворюванням.

Крім того, лікування потенційно можна поєднувати з існуючими методами лікування хвороби Паркінсона. Після того, як мозок буде засіяний клітинами-замісниками, що виробляють дофамін, можна використовувати нижчі дози препаратів, таких як L-DOPA, що пом’якшить побічні ефекти та покращить корисні результати.

Дослідження створює основу для заміни пошкоджених або мертвих нейронів свіжими клітинами для широкого спектру руйнівних захворювань.

«Пацієнтів із хворобою Гентінгтона, множинною системною атрофією чи навіть хворобою Альцгеймера можна було б лікувати таким чином для певних аспектів процесу захворювання», – каже Кордауер.

Про це новини дослідження хвороби Паркінсона

Автор: Прес-служба
Джерело: Університет штату Аризона
Контакт: Прес-служба – Університет штату Арізона
Картина: Зображення знаходиться у відкритому доступі

Оригінальне дослідження: Відкритий доступ.
«Оптимізація зрілості та дози одержаної з iPSC терапії клітин-попередників дофаміну для лікування хвороби Паркінсона» Бенджамін М. Гіллер та ін. Природна регенеративна медицина


Анотація

Оптимізація зрілості та дози одержаної з iPSC терапії клітин-попередників дофаміну для лікування хвороби Паркінсона

У пошуках лікування хвороби Паркінсона за допомогою клітинної замісної терапії диференційовані індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSC) є ідеальним джерелом дофамінергічних клітин середнього мозку (mDA). Раніше ми створили протокол для диференціації постмітотичних нейронів mDA, отриманих з iPSC, здатних усунути геміпаркінсонізм, індукований 6-гідроксидопаміном, у щурів.

У цьому дослідженні ми перенесли вихідний матеріал iPSC та визначили адаптований протокол диференціації для подальшого перекладу на клінічну терапію трансплантації клітин.

Ми дослідили вплив клітинної зрілості на виживання та ефективність трансплантатів шляхом приживлення щурів з імунодефіцитом геміпаркінсонізму щурів-попередників mDA (кріоконсервованих на 17 день диференціювання, D17), незрілих нейронів (D24) і постмітотичних нейронів (D37).

Ми виявили, що попередники D17 помітно перевершували незрілі нейрони D24 або зрілі D37 з точки зору виживання, росту волокон і впливу на моторний дефіцит. Інтранігральне приживлення до вентрального середнього мозку продемонструвало, що клітини D17 мали більшу здатність, ніж клітини D24, іннервувати на великі відстані до структур переднього мозку, включаючи смугастий мозок.

Коли клітини D17 оцінювали в широкому діапазоні доз (7 500-450 000 введених клітин на смугасте тіло), була чітка реакція на дозу щодо кількості нейронів, що вижили, іннервації та функціонального відновлення. Важливо, що хоча ці трансплантати були отримані з iPSC, ми не спостерігали утворення тератоми або значного зростання інших клітин у жодної тварини.

Ці дані підтверджують ідею про те, що попередники D17 mDA людини, отримані з iPSC, придатні для клінічної розробки з метою випробувань трансплантації у пацієнтів з хворобою Паркінсона.

Залишити коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.