Моторні нейрони, аксони (нервові волокна) яких позначені зеленим кольором, ростуть на чіпі, що є органом спинного мозку, розробленому Cedars-Sinai. (Зображення: Лабораторія Свендсена в Cedars-Sinai)
Вчені винайшли кишенькову модель найпоширенішої форми бічного аміотрофічного склерозу (БАС). «Хвороба на чіпі», створена з використанням стовбурових клітин, може прокласти шлях для нових методів лікування цього прогресуючого захворювання, кажуть дослідники.
При БАС клітини головного та спинного мозку, які контролюють довільні рухи м’язів, відомі як рухові нейрони, руйнуються та гинуть. В результаті мозок більше не може надсилати сигнали до м’язів, що призводить до симптомів м’язової слабкості та паралічу, а також до проблем із мовленням, ковтанням та диханням.
У дослідженні, опублікованому 3 липня в журналі Cell Stem Cell, вчені представили нову модель спорадичного БАС, на який припадає до 95% випадків БАС і який виникає спонтанно без чіткої генетичної причини чи відомого сімейного анамнезу. Платформа імітує ранні стадії захворювання та робить це точніше, ніж попередні лабораторні моделі.
Вам може сподобатися
-
Вчені вирощують міні-амніотичні мішечки в лабораторії, використовуючи стовбурові клітини
-
8-річна дитина з рідкісним, смертельним захворюванням демонструє значне покращення після експериментального лікування
-
«Ілюзія гумової лапи»: Миші можуть «відчувати» штучні кінцівки, як і люди
Щоб побудувати модель, дослідники зібрали клітини крові у пацієнтів з БАС у молодому віці, усі віком до 45 років, та здорових чоловіків-донорів, чиї клітини були використані для створення «здорового» чіпа для порівняння. Клітини крові були перепрограмовані в індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSC), які можна перетворити на будь-який тип клітин в організмі. Потім стовбурові клітини були перетворені на спинномозкові рухові нейрони, які зазвичай забезпечують рух і дегенерують при БАС.
Другий набір iPSC перетворили на клітини, подібні до гематоенцефалічного бар'єру (ГЕБ), який допомагає запобігти потраплянню шкідливих мікробів і токсинів у мозок. Спинномозкові нейрони були засіяні в один канал усередині чіпа, тоді як клітини ГЕБ були поміщені в інший канал.
Розділені пористою мембраною, дві камери потім перфузували багатою на поживні речовини рідиною, щоб імітувати безперервний кровотік. Отриманий «чіп спинного мозку» підтримував обидва набори клітин приблизно до місяця та допомагав нейронам дозрівати довше, ніж дозволяли моделі без потоку рідин.
Базовий чіп був розроблений біотехнологічною компанією Emulate, а потім налаштований для використання в моделі ALS дослідниками з Cedars-Sinai в Лос-Анджелесі, Каліфорнія.
У попередніх моделях БАС також використовувалися нейрони та структури, отримані з iPSC, що імітують ті, що знаходяться в мозку, але їм бракувало динамічного потоку, що ускладнювало виявлення конкретних аспектів захворювання.
«Наші попередні моделі були статичними, як чашка з нерухомими клітинами, і не могли розрізняти БАС та здорові клітини», — сказав співавтор дослідження Клайв Свендсен, виконавчий директор Інституту регенеративної медицини Ради керуючих у Cedars-Sinai. «Ми відтворили середовище in vitro [лабораторної чашки], яке дихає та тече, як людські тканини, що дозволило нам виявити ранні відмінності в нейронах БАС».
Інші експерти погоджуються. «На відміну від більшості лабораторних моделей, яким бракує судинних функцій та динамічного кровотоку, цей чіп покращує здоров'я та дозрівання нейронів», – сказала доктор Кімберлі Ідоко, сертифікований невролог та медичний директор Everwell Neuro, яка не брала участі в дослідженні. «Він фіксує ранні сигнали захворювання при БАС, які часто важко виявити», – сказала Ідоко Live Science в електронному листі.
Маючи в руках чипи для БАС та здорових клітин, дослідники проаналізували активність понад 10 000 генів у всіх клітинах. Одним із найвражаючих висновків була аномальна глутаматна сигналізація в нейронах чіпа БАС.
Глутамат є основним збуджуючим хімічним посередником, тобто він підвищує ймовірність спрацьовування нейронів та надсилання сигналу до додаткових нейронів; його аналог, ГАМК, є гальмівним. Команда дослідників спостерігала підвищену активність генів рецепторів глутамату та знижену активність генів рецепторів ГАМК у рухових нейронах порівняно зі здоровим чіпом.
«Нам було цікаво виявити це збільшення активності глутамату», — сказав Свендсен. «Хоча видимої загибелі нейронів не було, ми припускаємо, що ця гіперзбудливість може спровокувати дегенерацію на пізніших стадіях».
Це відкриття узгоджується з давніми теоріями про БАС, які припускають, що посилена глутаматна сигналізація сприяє пошкодженню нервів. Це також відповідає механізму дії препарату від БАС рилузолу, який блокує глутамат. Новий чіп доповнює докази цього механізму та може допомогти розкрити, як він проявляється на найдавніших стадіях, до того, як симптоми стануть очевидними у пацієнта, припустив Свендсен.
Хоча Ідоко похвалила модель, вона зазначила, що в ній відсутні гліальні клітини — додаткові клітини нервової системи, що беруть участь у розвитку БАС — і вона не відображає пізню стадію дегенерації, що спостерігається при БАС. «Однак, така модель цілком може бути корисною для раннього скринінгу ліків, щоб вивчити, як препарат може долати бар'єр, подібний до гематоенцефалічного бар'єру, для підготовки до досліджень на тваринах або людях», — сказала вона.
Зараз команда працює над тим, щоб підтримувати клітини в моделі до 100 днів. Вони також хотіли б включити інші типи клітин, такі як м'язові клітини, щоб повністю імітувати прогресування БАС. Оскільки рухові нейрони відмирають під час захворювання, м'язові клітини також руйнуються.
«Наша мета зараз — створити моделі, де гине більше нейронів, щоб ми могли краще відобразити шляхи розвитку захворювання та протестувати методи лікування в умовах, подібних до людських», — сказав Свендсен. Наразі чіп пропонує можливість зазирнути в найдавніші молекулярні зміни БАС та інструмент, щоб з’ясувати, як виявити та уповільнити захворювання до того, як відбудеться незворотна шкода.
Іша Іштіак, дописувач Live Science
Іша Іштіак — фріланс-письменниця з медичних та медичних питань, яка має ступінь бакалавра з відзнакою з біотехнології та ступінь магістра з біологічних наук. Вона спеціалізується на створенні зрозумілого та достовірного контенту, який поєднує науку з повсякденним життям. Вона вважає, що ефективна комунікація у сфері охорони здоров'я будує довіру, підтримує обґрунтовані рішення та поважає реальних людей, які стоять за кожним питанням.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Вчені вирощують міні-амніотичні мішечки в лабораторії, використовуючи стовбурові клітини
8-річна дитина з рідкісним, смертельним захворюванням демонструє значне покращення після експериментального лікування
«Ілюзія гумової лапи»: Миші можуть «відчувати» штучні кінцівки, як і люди
Одна молекула може лікувати рідкісні, руйнівні мітохондріальні захворювання
Новий «алкотестер» може виявляти ознаки хвороби в людському диханні, кажуть вчені
Перший у світі комп'ютер, що поєднує людський мозок з кремнієм, тепер доступний. Найновіші новини нейронауки.
Чи може ваш мозок вичерпати пам'ять?
Чи можуть дорослі виробляти нові клітини мозку? Нове дослідження може нарешті вирішити одну з найбільших дискусій у нейронауці
Зарядка мозку може допомогти покращити математичні навички, поради щодо навчання
Невелике дослідження показує, що кетамін може лікувати депресію шляхом «згладжування ієрархій мозку»
Чи справді існує фіолетовий колір?
Зіркові клітини мозку можуть лежати в основі масивного сховища пам'яті мозку – Останні новини
З Нью-Йорка до Лос-Анджелеса за 3 години? Виконавчий указ може зробити це можливим до 2027 року, знову відкривши двері для комерційних надзвукових польотів
Дослідження ДНК показує, що Еці, Крижана людина, та його сусіди мали зовсім різне походження
Ми досягнемо критичного кліматичного порогу за 3 роки. Чи можемо ми змінити курс?
Перше відео розтріскування розлому внаслідок землетрусу виявило ще один сюрприз
Вчені виявили зміни в полярному вихорі, які занурюють частини США в глибоке замерзання
Дивні рідкі «феєрверки» з’являються, коли вчені намагаються змішувати незмішувані рідини ОСТАННІ СТАТТІ
З Нью-Йорка до Лос-Анджелеса за 3 години? Виконавчий указ може зробити це можливим до 2027 року, знову відкривши двері для комерційних надзвукових польотів.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “тип-новини-щоденно,serversidehawk,відеоартикл,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
