Kuinka kantasoluinnovaatioilla on edistynyttä neurotieteellistä tutkimusta

Yksi portoivista tekijöistä ihmisen aivojen tutkimuksessa on kyky tehdä tutkimusta ihmisen aivokudoksen todellisesta toiminnasta. Tämän seurauksena monia tieteellisiä tutkimuksia tehdään jyrsijöillä nisäkkäiden välityspalvelimina. Tämän lähestymistavan haittana on, että jyrsijöiden aivot ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan erilaisia. Johns Hopkinsin mukaan rakenteellisesti ihmisen aivot ovat noin 30 prosenttia neuroneista ja 70 prosenttia gliasta, kun taas hiiren aivoissa on päinvastainen suhde [1]. MIT: n tutkijat havaitsivat, että ihmisen neuronien dendriitit kuljettavat sähköisiä signaaleja eri tavalla kuin jyrsijäneuronit [2]. Innovatiivinen vaihtoehto on kasvattaa ihmisen aivokudosta kantasoluteknologian avulla.

Kantasolut ovat erikoistumattomia soluja, jotka synnyttävät erilaistuneita soluja. Se on suhteellisen uusi löytö, joka juontaa juurensa 80-luvulle. Alkion kantasolut löysi ensimmäisen kerran vuonna 1981 Sir Martin Evans Cardiffin yliopistosta Yhdistyneestä kuningaskunnasta, sitten Cambridgen yliopistosta, joka oli vuonna 2007 lääketieteen Nobel-palkittu [3].

Vuonna 1998 eristettyjä ihmisen alkion kantasoluja kasvattivat laboratoriossa James Thomson Wisconsinin yliopistosta Madisonissa ja John Gearhart Johns Hopkinsin yliopistosta Baltimoresta [4].

Kahdeksan vuotta myöhemmin Shinya Yamanaka Kyoto-yliopistosta Japanista löysi menetelmän hiirien ihosolujen muuntamiseksi pluripotenteiksi kantasoluiksi käyttämällä virusta neljän geenin lisäämiseksi [5]. Pluripotenteilla kantasoluilla on kyky kehittyä muun tyyppisiksi soluiksi. Yamanaka, yhdessä John B.Gurdonin kanssa, voitti fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinnon 2012 havainnosta, jonka mukaan kypsät solut voidaan ohjelmoida uudelleen pluripotenteiksi [6]. Tämä käsite tunnetaan indusoiduina pluripotentteina kantasoluina tai iPSC: nä.

Vuonna 2013 eurooppalainen tutkijaryhmä Madeline Lancasterin ja Juergen Knoblichin johdolla kehitti kolmiulotteisen (3D) aivojen organoidin käyttäen ihmisen pluripotentteja kantasoluja, jotka "kasvoivat noin neljään millimetriin ja pystyivät selviytymään jopa 10 kuukautta . [7]. " Tämä oli merkittävä läpimurto, kun aikaisempia hermosolumalleja viljeltiin 2D: ssä.

Viime aikoina, lokakuussa 2018, joukko Tuftsin johtamia tutkijoita kasvatti 3D-mallia ihmisen aivokudoksesta, jolla oli spontaania hermoaktiivisuutta vähintään yhdeksän kuukauden ajan. Tutkimus julkaistiin lokakuussa 2018 ACS Biomaterials Science & Engineering, American Chemical Society -lehti [8].

Alkuperäisestä kantasolujen löytymisestä hiiristä aina 3D-ihmisen hermoverkkomallien kasvamiseen pluripotenteista kantasoluista alle 40 vuodessa tieteellinen kehitys on ollut eksponentiaalista. Nämä 3D-ihmisen aivokudosmallit voivat auttaa tutkimusta etsimään uusia hoitoja Alzheimerin, Parkinsonin, Huntingtonin, lihasdystrofian, epilepsian, amyotrofisen lateraaliskleroosin (tunnetaan myös nimellä ALS tai Lou Gehrigin tauti) ja monien muiden aivosairauksien ja -häiriöiden hoidossa. Neurotieteen tutkimuksessa käyttämät välineet kehittyvät hienostuneesti, ja kantasoluilla on tärkeä rooli edistymisen kiihtymisessä ihmiskunnan hyväksi.

Tekijänoikeus © 2018 Cami Rosso Kaikki oikeudet pidätetään.

2. Rosso, Cami. "Miksi ihmisen aivot näyttävät korkeampaa älyä?" Psykologia tänään. 19. lokakuuta 2018.

3. Cardiffin yliopisto. "Sir Martin Evans, lääketieteen Nobel-palkinto." Haettu 23. lokakuuta 2018 osoitteesta http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Sydämenäkymät. "Kantasolujen aikajana." 2015 huhti-kesäkuu. Haettu 10-23-2018 osoitteesta https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Kuinka iPS-solut muuttivat maailmaa." Luonto. 15. kesäkuuta 2016.

6. Nobelin palkinto (10.10.2012). "Fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinto 2012 [Lehdistötiedote]. Haettu 23. lokakuuta 2018 osoitteesta https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Tutkijat kasvattavat kolmiulotteisia ihmisen aivokudoksia." MIT Technology Review. 28. elokuuta 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. ” Toimivat ja kestävät 3D-hermoverkkomallit pluripotenteista kantasoluista. "ACS Biomaterials Science & Engineering, American Chemical Society -lehti. 1. lokakuuta 2018.