Prebudenie kmeňových buniek ako možná liečba porúch mozgu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 22. 8. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci prišli na to, ako prebudiť spiace kmeňové bunky v mozgu, ktoré majú schopnosť rásť do nových buniek. To otvára dvere k vývoju nových terapií neurovývinových porúch, ako sú autizmus, poruchy učenia a detská mozgová obrna.
Kmeňové bunky v mozgu, nazývané neurálne kmeňové bunky (NKB), majú schopnosť množiť sa, diferencovať a podliehať procesu bunkovej smrti. Väčšina NKB v našom mozgu existuje v neaktívnom stave a čaká na signál, ktorý ich reaktivuje, aby začali neurogenézu alebo tvorbu nových nervových buniek.
Dôkazy naznačujú, že chybná reaktivácia NKB môže byť spojená s vekom súvisiacim poklesom kognitívnych funkcií a neurologickými vývojovými poruchami, preto je dôležité identifikovať mechanizmy, ktoré sú základom tohto procesu. Výskumníci z Lekárskej fakulty Duke-NUS a Inštitútu mechanobiológie na Národnej univerzite v Singapure (NUS) teraz pokročili ďalej a objavili metódu aktivácie neaktívnych NKB.
„Naše zistenia prispievajú k novým poznatkom k obmedzenému množstvu výskumov mechanizmov, ktorými sa riadi reaktivácia neaktívnych nervových kmeňových buniek,“ uviedol profesor Wang Hongyan, úradujúci programový riaditeľ výskumného programu Neuroscience and Behavioral Disorders Research Program na Duke-NUS a zodpovedajúci autor štúdie.
V rámci tejto štúdie výskumníci experimentovali na ovocných muškách (Drosophila). U drozofílách je prítomnosť aminokyselín v potrave vnímaná tukovým telieskom, funkčným ekvivalentom ľudskej pečene a tukového tkaniva, ktoré spúšťa produkciu inzulínu podobných peptidov bunkami v hematoencefalickej bariére. Tieto peptidy následne aktivujú signálnu dráhu inzulínu podobného rastového faktora 1 (IGF-1) v NKB a spúšťajú ich reaktiváciu. Ľudské NKB sú tiež aktivované signalizáciou IGF-1.
Spiace NKB u drozofily majú výbežok, ktorý vyčnieva z bunkového tela. Výskumníci nedávno preukázali, že výbežok je obohatený o aktínové mikrofilamenty. Aktín je proteín, ktorý okrem iných funkcií poskytuje mechanickú oporu a určuje tvar buniek. Usporiadanie aktínu v bunkách reguluje iný typ proteínu nazývaný ako formin, ktorý urýchľuje zostavovanie určitého aktínu, vláknitého aktínu (f-aktínu).
„Rozhodli sme sa zamerať na túto dráhu, pretože varianty hladín forminu sú spojené s neurologickými vývojovými poruchami, ako je mikrocefália u ľudí,“ povedal Dr. Lin Kun-Yang, výskumný pracovník Duke-NUS v čase štúdie a hlavný autor. Mikrocefália je stav, pri ktorom je hlava dieťaťa výrazne menšia, než sa očakáva, často v dôsledku abnormálneho vývoja mozgu. „Pochopenie tejto cesty by mohlo poskytnúť nové poznatky pri vývoji riešení na liečbu neurologických vývojových porúch.“
Pomocou mikroskopie so super vysokým rozlíšením vedci skúmali bunkové výčnelky, ktoré majú priemer približne 1,5 µm, čo je 20-krát menej ako priemer ľudského vlasu. Zistili, že astrocyty, typ gliových buniek, ktoré držia neuróny na mieste a pomáhajú im vyvíjať sa a fungovať tak, ako majú, produkujú typ signálneho proteínu nazývaného ako Folded gastrulation (Fog), ktorý spúšťa reťazovú reakciu zahŕňajúcu aktiváciu forminovej dráhy na kontrolu zostavovania aktínových vlákien a prebúdza NKB z ich spánku.
Receptory v NKB nazývané G proteínom viazané receptory alebo GPCR reagovali na astrocytmi produkovaný Fog a aktivovali signálnu dráhu, ktorá regulovala tvorbu aktínových vlákien v kmeňových bunkách.
„Toto nielenže posúva naše základné chápanie toho, ako astrocyty ovplyvňujú vývoj mozgových buniek, ale otvára aj nové možnosti pre rozvoj terapie neurologických porúch, starnutia mozgu a poranení,“ povedal profesor Patrick Tan, hlavný prodekan pre výskum na Duke-NUS. Ten sa na štúdii nepodieľal.
GPCR sa podieľajú na regulácii zraku, chuti, čuchu, správania, nálady a imunitného systému. Aj keď sa signálne molekuly, typy GPCR a mechanizmy pôsobenia pre každú z týchto úloh líšia, všetky zahŕňajú G proteíny, ktoré fungujú ako molekulárne spínače a prenášajú signály zvonku do vnútra bunky. Z tohto dôvodu sa GPCR stali hlavným cieľom liečby rôznych ľudských ochorení.
Vedci v súčasnosti skúmajú, či astrocyty produkujú aj iné signály, ktoré ovplyvňujú aktivitu NKB. Plánujú tiež preskúmať, či sa podobné mechanizmy podieľajú na vývoji ľudského mozgu. Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Science Advances.