Τα βλαστοκύτταρα ρίχνουν φως στην ανάπτυξη του νευρικού συστήματος

Eρευνητές έχουν χειραγωγήσει ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα για την παραγωγή τύπων κυττάρων του εγκεφάλου που είναι γνωστό ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στις νευροαναπτυξιακές διαταραχές.

Το νέο πρότυπο συστήματος κυττάρων επιτρέπει στους νευροεπιστήμονες να διερευνήσουν τη φυσιολογική ανάπτυξη του εγκεφάλου, καθώς και να εντοπίσουν συγκεκριμένες διαταραχές σε βιολογικά σήματα που μπορούν να συμβάλλουν σε νευροψυχιατρικές παθήσεις, όπως η επιληψία, η σχιζοφρένεια και ο αυτισμός.

Οι επιστήμονες από το Νοσοκομείο Παίδων της Φιλαδέλφειας και του Sloan-Kettering Institute for Cancer Research ήταν επικεφαλής μιας ομάδας μελέτης που περιέγραψαν την έρευνά τους στην Επιθεώρηση Cell Stem Cell.

Η έρευνα αξιοποιεί ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα (hESCs), τα οποία διαφοροποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών τύπων κυττάρων. Στην παρούσα μελέτη, οι επιστήμονες κατεύθυναν τα βλαστικά κύτταρα, ώστε να γίνουν διανευρώνες του εγκεφαλικού φλοιού – μια κατηγορία κυττάρων του εγκεφάλου που, με την απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή GABA, ελέγχoυν την ηλεκτρική πυροδότηση των εγκεφαλικών κυκλωμάτων.

«Οι διανευρώνες ενεργούν σαν διευθυντές ορχήστρας, κατευθύνοντας άλλα διεγερτικά κύτταρα του εγκεφάλου να ενεργοποιηθούν συγχρονισμένα», δήλωσε ένας εκ των επικεφαλής της έρευνας, ο Stewart A. Anderson, ψυχίατρος έρευνας στο Νοσοκομείο Παίδων της Φιλαδέλφειας. «Ωστόσο, όταν οι διανευρώνες δυσλειτουργούν, ο συγχρονισμός διαταράσσεται και μπορεί να προκύψουν επιληπτικές κρίσεις ή ψυχικές διαταραχές».

Ο Anderson και ένας άλλος εκ των επικεφαλής της μελέτης, ο Lorenz Studer, του Κέντρου Βιολογίας Βλαστοκυττάρων στο Sloan-Kettering, χρησιμοποίησαν τους διανευρώνες σε ένα εργαστηριακό μοντέλο που προσομοιώνει το πώς οι νευρώνες αναπτύσσονται κανονικά στο πρόσθιο τμήμα του ανθρώπινου εγκεφάλου.

«Σε αντίθεση, ας πούμε, με τις ασθένειες του ήπατος, στις οποίες οι ερευνητές μπορούν να κάνουν βιοψία σε ένα τμήμα του ήπατος του ασθενούς, οι νευροεπιστήμονες δεν μπορούν να κάνουν βιοψία στους ιστούς του εγκεφάλου ενός ασθενούς που ζει», όπως επισημαίνει ο Anderson.

Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να παραχθεί ένα μοντέλο κυτταρικής καλλιέργειας του εγκεφαλικού ιστού για τη μελέτη των νευρολογικών παθήσεων. Τα ανθρώπινα κύτταρα που προήλθαν από την παρούσα μελέτη συνδέθηκαν σε κυκλώματα με άλλους τύπους κυττάρων που ελήφθησαν από ποντικούς και καλλιεργήθηκαν μαζί. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις επέτρεψαν στην ομάδα μελέτης την παρατήρηση «κύτταρο προς κύτταρο» της σηματοδότησης που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του πρόσθιου εγκεφάλου.

Στις εν εξελίξει μελέτες ο Anderson εξήγησε πως ο ίδιος και οι συνεργάτες του χρησιμοποιούν το μοντέλο των κυττάρων τους για να καθορίσουν καλύτερα τα μοριακά γεγονότα που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Με την επιλεκτική χειραγώγηση των γονιδίων των διανευρώνων οι ερευνητές προσπαθούν να κατανοήσουν καλύτερα πώς οι ανωμαλίες του γονιδίου μπορούν να διαταράξουν τα κυκλώματα του εγκεφάλου και να οδηγήσουν σε συγκεκριμένες ασθένειες. Τελικά οι μελέτες θα μπορούσαν να συμβάλλουν στην ανάπτυξη φαρμάκων με τον εντοπισμό μορίων που θα είχαν τη δυνατότητα να προσφέρουν θεραπευτικούς στόχους για πιο αποτελεσματικές θεραπείες των νευροψυχιατρικών νοσημάτων.

Επιπλέον, το εργαστήριο του Anderson μελετά διανευρώνες που προέρχονται από βλαστικά κύτταρα που γίνονται από δείγμα δέρματος των ασθενών με το σύνδρομο απαλοιφής χρωμοσώματος 22q.11.2, μια γενετική ασθένεια η οποία έχει από καιρό μελετηθεί στο Νοσοκομείο Παίδων της Φιλαδέλφειας. Σε αυτή την πολυσυστημική ανωμαλία, περίπου το ένα τρίτο των ασθενών έχουν διαταραχές του φάσματος του αυτισμού και ένα τρίτο των ασθενών αναπτύσσουν σχιζοφρένεια. Η διερεύνηση του ρόλου των γονιδίων μπορεί να αποκαλύψει συγκεκριμένα γονίδια που είναι ζωτικής σημασίας στους ασθενείς με το συγκεκριμένο σύνδρομο, οι οποίοι έχουν νευροαναπτυξιακά προβλήματα.