Ученые из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв нашли способ быстро производить чистые популяции клеток, которые вырастают в защитную миелиновую оболочку нервов мышей. Их процесс открывает двери для исследований и потенциальных методов лечения рассеянного склероза, церебрального паралича и других демиелинизирующих заболеваний, от которых страдают миллионы людей во всем мире.
Результаты опубликованы в онлайн-выпуске журнала Nature Methods, воскресенье, сентябрь. 25.
"Клетки мыши, которые мы использовали, которые являются плюрипотентными стволовыми клетками эпибласта, могут производить клетки любого типа в организме," Пол Тесар, доцент генетики в Case Western Reserve и старший автор исследования, объяснил:. "Таким образом, нашей целью было разработать точные методы, чтобы преобразовать их в чистые популяции миелинизирующих клеток, называемых клетками-предшественниками олигодендроцитов или OPC."
Их успех обещает фундаментальные исследования и не только.
"Способность этих методов производить функциональные клетки, которые восстанавливают миелин у больных мышей, обеспечивает прочную основу для способности производить аналогичные человеческие клетки для использования в клинике," сказал Роберт Х. Миллер, заместитель декана по исследованиям медицинского факультета и автор статьи.
Тесар работал с исследователями Медицинской школы CWRU Фади Дж. Наджм, Шрейя Наяк и Питер К. Скачери из отдела генетики; Анита Заремба, Андрей V. Капрариелло и Миллер из отдела нейробиологии; и с Эриком. C. Фройндт, сейчас работает в Университете Тампы.
Миелин защищает аксоны нервов и обеспечивает изоляцию, необходимую для передачи сигналов по нервам. Потеря покрытия приводит к повреждению нервов и снижению способности передавать сигнал, что может выражаться внешне в таких симптомах, как потеря координации и когнитивной функции.
Ученые считают, что манипулирование собственными OPC пациента или трансплантация OPC может быть способом восстановления миелина.
И они давно знали, что плюрипотентные стволовые клетки могут дифференцироваться в OPC. Но попытки подтолкнуть стволовые клетки в этом направлении привели к смешению типов клеток, непригодных для изучения процесса развития, который производит миелин, или для использования в терапии.
Тесар и его коллеги теперь могут направлять стволовые клетки мыши в клетки-предшественники олигодендроцитов всего за 10 дней. Успех команды основывался на проведении клеток через определенные этапы, соответствующие тем, которые происходят во время нормального эмбрионального развития.
Во-первых, стволовые клетки в чашке Петри обрабатываются молекулами, чтобы они стали наиболее примитивными клетками нервной системы. Затем эти клетки организуются в структуры, называемые нервными розетками, напоминающими развивающийся головной и спинной мозг.
Для производства OPC нервные розетки затем обрабатываются определенным набором сигнальных белков, ранее известных как важные для генерации OPC в развивающемся спинном мозге.
После этого 10-дневного протокола исследователи смогли поддерживать OPC в лаборатории более месяца, выращивая их на определенной поверхности белка, называемой ламинином, и добавляя факторы роста, связанные с развитием OPC.
ОРС были почти однородными, и их можно было размножить, чтобы получить более триллиона клеток.
OPC обрабатывали гормоном щитовидной железы, который является ключом к регулированию перехода OPC в олигодендроциты. В результате ОРС перестали размножаться и превратились в олигодендроциты в течение четырех дней.
Тестирование нервов, лишенных миелина, как в лабораторных условиях, так и на моделях больных мышей, показало, что OPC, полученные в результате этого процесса, превратились в олигодендроциты и восстановили нормальный миелин в течение нескольких дней, демонстрируя их потенциальное использование в терапевтических трансплантатах.
Потому что они могут производить значительное количество OPC ?? возможность, которой до сих пор не хватало – исследователи создали платформу для обнаружения модуляторов дифференцировки олигодендроцитов и миелинизации. Это может быть полезно для разработки лекарств, которые превращают собственные клетки пациента в миелинизирующие клетки, чтобы противостоять болезни.