Biologija neuronskih matičnih stanica

Neuralne matične stanice, uglavnom nediferencirane stanice koje potječu iz središnjeg živčanog sustava. Neuronske matične stanice (NSC) mogu stvoriti stanice potomstva koje rastu i diferenciraju se u neurone i glijalne stanice (ne-neuronske stanice koje izoliraju neurone i povećavaju brzinu kojom neuroni šalju signale).

matične stanice: Neuralne matične stanice

Istraživanja su pokazala da u mozgu postoje i matične stanice. U sisavaca se vrlo malo novih neurona formira nakon rođenja, ali neki neuroni

Godinama se mislilo da je mozak zatvoren, fiksan sustav. Čak je i poznati španjolski neuroanatomist Santiago Ramón y Cajal, koji je 1906. dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju za uspostavljanje neurona kao temeljne stanice mozga, tijekom svoje inače izvanredne karijere nije bio svjestan mehanizama neurogeneze (stvaranja živčanog tkiva)., Bilo je samo nekoliko otkrića, prije svega štakora, ptica i primata, u drugoj polovici 20. stoljeća koji su nagovještavali regenerativnu sposobnost moždanih stanica. Tijekom tog vremena, znanstvenici su pretpostavili da nakon što je mozak oštećen ili se počne propadati, on ne može regenerirati nove stanice na način na koji bi ostale stanice stanica, poput jetre i stanica kože, mogle regenerirati. Smatralo se da je stvaranje novih moždanih stanica u mozgu odraslih nemoguće, jer se nova stanica nikad ne može u potpunosti integrirati u postojeći složeni mozak. Tek 1998. godine otkriveni su NSC kod ljudi, pronađeni najprije u području mozga zvanom hipokampus, za koji se znalo da pomaže u stvaranju sjećanja. Kasnije je utvrđeno da su NSC aktivni u oksaktivnim žaruljama (području koje obrađuje miris), a uspavajuće su i neaktivne u septumu (području koje obrađuje emocije), striatumu (području koje obrađuje kretanje) i leđnoj moždini.

Danas znanstvenici istražuju lijekove koji bi mogli aktivirati uspavane NSC-ove u slučaju da područja na kojima se nalaze neuroni budu oštećena. Druge načine istraživanja nastoje iznaći načine transplantacije NSC-a na oštećena područja i navesti ih na migraciju kroz oštećena područja. Drugi istraživači matičnih stanica nastoje uzeti matične stanice iz drugih izvora (tj. Embrija) i utjecaj tih stanica da se razviju u neurone ili glijalne stanice. Najkontroverznije od tih matičnih stanica su one dobivene iz ljudskih embrija, koje se moraju uništiti kako bi se stanice dobile. Znanstvenici su uspjeli stvoriti inducirane pluripotentne matične stanice reprogramiranjem somatskih stanica odraslih (stanice tijela, isključujući spermu i jajne stanice) uvođenjem određenih regulatornih gena. Međutim, stvaranje reprogramiranih stanica zahtijeva uporabu retrovirusa i stoga te stanice mogu uvesti štetne viruse koji uzrokuju rak u pacijente. Embrionalne matične stanice (ESC) posjeduju nevjerojatan potencijal, jer se mogu pretvoriti u bilo koju vrstu stanica koja se nalazi u ljudskom tijelu, ali potrebna su daljnja istraživanja kako bi se razvile bolje metode izoliranja i stvaranja ESC-a.

Oporavak od moždanog udara jedno je od područja istraživanja u kojem je otkriveno mnogo o obećanjima i složenosti terapije matičnim stanicama. Za terapiju matičnim stanicama mogu se uzeti dva glavna pristupa: endogeni ili egzogeni pristup. Endogeni pristup se oslanja na poticanje NSC-a kod odraslih unutar pacijentovog vlastitog tijela. Te matične stanice nalaze se u dvije zone dentata gyrus-a (dio hipokampusa) u mozgu, kao i u striatumu (dio bazalnih ganglija koji se nalazi duboko unutar moždanih hemisfera), neocortex (vanjska debljina visoko zgnječenu moždanu koru) i leđnu moždinu. U modelima štakora, čimbenici rasta (tvari koje posreduju rast stanica), poput faktora rasta fibroblasta-2, vaskularnog endotelnog faktora rasta, neurotrofičnog faktora koji potiče iz mozga i eritropoetina, primjenjuju se nakon moždanog udara u pokušaju da potaknu ili poboljšaju neurogenezu, čime se sprječava oštećenje mozga i potiče funkcionalni oporavak. Najperspektivniji faktor rasta u modelima štakora bio je eritropoetin, koji potiče proliferaciju neuralnih progenitornih stanica, a dokazano je da inducira neurogenezu i funkcionalno poboljšanje nakon embolijskog udara u štakora. Nakon toga uslijedila su klinička ispitivanja u kojima je eritropoetin primijenjen na malom uzorku bolesnika s moždanim udarom, koji su na kraju pokazali dramatična poboljšanja u odnosu na pojedince iz placebo grupe. Eritropoetin je također pokazao obećanje kod bolesnika sa shizofrenijom i u bolesnika s multiplom sklerozom. Međutim, potrebno je provesti daljnja ispitivanja na većim skupinama bolesnika kako bi se potvrdila djelotvornost eritropoetina.

Egzogene terapije matičnim stanicama ovise o ekstrakciji, in vitro kultivaciji i kasnijoj transplantaciji matičnih stanica u područja mozga zahvaćena moždanim udarom. Studije su pokazale da se NSC-ovi odraslih mogu dobiti iz dentata gyrus-a, hipokampusa, moždane kore i subkortikalne bijele tvari (sloja ispod moždane kore). Stvarne studije transplantacije provedene su na štakorima s ozljedom leđne moždine pomoću matičnih stanica koje su biopsirane iz subventrikularne zone (područja ispod zidova moždanih šupljina ispunjenih tekućinom ili ventrikula) mozga odrasle osobe. Srećom, nije bilo funkcionalnih deficita kao rezultat biopsije. Također su provedene studije na štakorovima kod kojih su ESC ili neuralne matične stanice i potomke dobivene od ploda (nediferencirane stanice; slične matičnim stanicama, ali s užim mogućnostima diferencijacije) transplantirane u područja mozga oštećena moždanog udara. U tim je istraživanjima cijepljeni NSC uspješno diferencirao u neurone i glijalne stanice, te je došlo do određenog funkcionalnog oporavka. Međutim, glavni nagovještaj egzogenih terapija je da znanstvenici tek trebaju u potpunosti razumjeti temeljne mehanizme diferencijacije progenitornih stanica i njihove integracije u postojeće neuronske mreže. Osim toga, znanstvenici i kliničari još ne znaju kako kontrolirati širenje, migraciju, diferencijaciju i preživljavanje NSC-ova i njihovo potomstvo. To je zbog činjenice da su NSC-ovi djelomično regulirani od strane specijaliziranog mikro-okruženja, odnosno niše u kojoj borave.

Također su istražena hematopoetske matične stanice (HSC), koje se obično diferenciraju u krvne stanice, ali također se mogu transdiferencirati u neuralne loze. Ovi HSC mogu se naći u koštanoj srži, krvi iz pupčane vrpce i stanicama periferne krvi. Zanimljivo je da su pronađene ove stanice spontano mobilizirane određenim vrstama udara, a mogu se i mobilizirati pomoću faktora koji stimuliraju koloniju granulocita (G-CSF). Studije G-CSF na štakorima pokazale su da on može dovesti do funkcionalnog poboljšanja nakon moždanog udara, a klinička ispitivanja na ljudima izgledaju obećavajuće. Provedena su i egzogena ispitivanja na štakorima s HSC. HSC-ovi su se davali lokalno na mjestu oštećenja u nekim studijama ili se davali sistemski intravenskom transplantacijom u drugim studijama. Potonji je postupak jednostavno izvediviji, a čini se da su najučinkovitiji HSC-ovi koji su dobiveni iz periferne krvi.

Istraživanje koje je rađeno na terapiji matičnim stanicama za epilepsiju i Parkinsonovu bolest pokazuje i obećanje i poteškoće pravilnog uzgoja matičnih stanica i njihovog uvođenja u živi sustav. Što se tiče ESC-a, studije su pokazale da ih je moguće diferencirati u dopaminergične neurone (neurone koji prenose ili aktiviraju dopamin), spinalne motoričke neurone i oligodendrocite (nehironalne stanice povezane s stvaranjem mijelina). U studijama usmjerenim na liječenje epilepsije, neuronski prekursori izvedeni iz matičnih stanica embrionalnih matičnih stanica presađeni su u hipokampe kronično epileptičnih štakora i kontrolnih štakora. Nakon transplantacije nisu pronađene razlike u funkcionalnim svojstvima ESN-a, jer su sva pokazala sinaptička svojstva karakteristična za neurone. Međutim, tek treba vidjeti ima li ESN sposobnost preživljavanja dužeg razdoblja u epileptičnom hipokampusu, diferencirati se u neurone s pravilnim funkcijama hipokampusa i suzbiti nedostatak učenja i pamćenja kod kronične epilepsije. S druge strane, NSC-ovi su već primijećeni da prežive i razlikuju se u različite funkcionalne oblike neurona u štakora. Međutim, nejasno je mogu li se NSC razlikovati u različite funkcionalne forme u odgovarajućim količinama i mogu li pravilno sinhronizirati hiperekscitabilne neurone kako bi ih inhibirali i na taj način suzbili napadaje.

Tretmani za Parkinsonovu bolest također pokazuju obećanje i suočavaju se sa sličnim preprekama. Provedeno je kliničko istraživanje o transplantaciji ljudskog fetalnog mezencefalnog tkiva (tkiva dobivenog iz srednjeg mozga, koji čini dio moždanog debla) u strijata Parkinsonovih bolesnika. Međutim, ovo je tkivo ograničene dostupnosti, zbog čega ESC transplantacija postaje privlačnija. Doista, istraživanje je već pokazalo da se transplantabilni dopaminergični neuroni - vrsta neurona pogođenih Parkinsonovom bolešću - mogu stvoriti iz mišjih, primatskih i ljudskih ESC-ova. Glavna razlika između mišjih i ljudskih ESC-a je da je ljudskim ESC-ima potrebno mnogo više vremena (do 50 dana). Također, programi diferencijacije za ljudska ESC-a zahtijevaju unošenje životinjskog seruma kako bi se razmnožavao, što može kršiti određene medicinske propise, ovisno o državi. Istraživači će također trebati smisliti način kako dobiti dopaminergičke potomke stanice dobivene od ESC-a kako bi preživjeli duže vrijeme nakon transplantacije. Konačno, postavlja se pitanje čistoće staničnih populacija dobivenih od ESC-a; sve stanice moraju biti ovjerene kao stanice dopaminergičkih prekidaca prije nego što se mogu sigurno presaditi. Ipak, tehnike diferencijacije i pročišćavanja poboljšavaju se sa svakim istraživanjem. Doista, stvaranje velikih banaka čistih i specifičnih staničnih populacija za transplantaciju čovjeka ostaje dostižan cilj.