Hvordan stamcelleinnovation har avanceret neurovidenskabelig forskning

En af gating-faktorerne i studiet af den menneskelige hjerne er at have evnen til at udføre forskning på faktisk fungerende menneskeligt hjernevæv. Som et resultat udføres mange videnskabelige undersøgelser af gnavere som en proxy fra pattedyr. Ulempen ved denne tilgang er, at gnaverhjerner er forskellige i struktur og funktion. Ifølge Johns Hopkins er den menneskelige hjerne strukturelt ca. 30 procent neuroner og 70 procent glia, mens musens hjerne har det modsatte forhold [1]. MIT-forskere opdagede, at dendritter fra humane neuroner bærer elektriske signaler anderledes end gnaverneuroner [2]. Et innovativt alternativ er at dyrke menneskeligt hjernevæv ved hjælp af stamcelle-teknologi.

Stamceller er uspecialiserede celler, der giver anledning til differentierede celler. Det er en relativt nylig opdagelse, der går tilbage til 80'erne. Embryonale stamceller blev først opdaget i 1981 af Sir Martin Evans fra Cardiff University, UK, derefter ved University of Cambridge, en 2007 Nobelpristager i medicin [3].

I 1998 blev humane embryonale stamceller dyrket i et laboratorium af James Thomson fra University of Wisconsin i Madison og John Gearhart fra Johns Hopkins University i Baltimore [4].

Otte år senere opdagede Shinya Yamanaka fra Kyoto University i Japan en metode til at omdanne musceller fra mus til pluripotente stamceller ved hjælp af en virus til at introducere fire gener [5]. Pluripotente stamceller har evnen til at udvikle sig til andre typer celler. Yamanaka vandt sammen med John B. Gurdon Nobelprisen i fysiologi eller medicin 2012 for opdagelsen af, at modne celler kan omprogrammeres til at blive pluripotente [6]. Dette koncept er kendt som inducerede pluripotente stamceller eller iPSC'er.

I 2013 udviklede et europæisk forskergruppe af forskere, ledet af Madeline Lancaster og Juergen Knoblich, et tredimensionelt (3D) cerebralt organoid ved hjælp af humane pluripotente stamceller, der ”voksede til ca. . [7]. ” Dette var et stort gennembrud, da tidligere neuronmodeller blev dyrket i 2D.

For nylig, i oktober 2018, voksede et team af Tufts-ledede forskere en 3D-model af menneskeligt hjernevæv, der udviste spontan neural aktivitet i mindst ni måneder. Undersøgelsen blev offentliggjort i oktober 2018 i ACS Biomaterials Science & Engineering, et tidsskrift fra American Chemical Society [8].

Fra den første opdagelse af stamceller hos mus til voksende 3D-humane neurale netværk modeller fra pluripotente stamceller på mindre end 40 år har tempoet for videnskabelig fremgang været eksponentielt. Disse 3D humane hjernevævsmodeller kan hjælpe forskningen i at opdage nye behandlinger for Alzheimers, Parkinsons, Huntington, muskeldystrofi, epilepsi, amyotrof lateral sklerose (også kendt som ALS eller Lou Gehrigs sygdom) og mange andre sygdomme og lidelser i hjernen. De værktøjer, som neurovidenskab bruger til forskning, udvikler sig i sofistikering, og stamceller spiller en vigtig rolle i fremskyndelsen af ​​fremskridt til gavn for menneskeheden.

Copyright © 2018 Cami Rosso Alle rettigheder forbeholdes.

2. Rosso, Cami. "Hvorfor udviser den menneskelige hjerne højere intelligens?" Psykologi i dag. 19. oktober 2018.

3. Cardiff University. "Sir Martin Evans, Nobelprisen i medicin." Hentet 23. oktober 2018 fra http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Hjertesyn. "Tidslinje for stamceller." 2015 apr-jun. Hentet den 10-23-2018 fra https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Hvordan iPS-celler ændrede verden." Natur. 15. juni 2016.

6. Nobelprisen (2012-10-08). “Nobelprisen i fysiologi eller medicin 2012 [Pressemeddelelse]. Hentet 23. oktober 2018 fra https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Forskere dyrker 3D-menneskelige hjernevæv." MIT Technology Review. 28. august 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. ” Funktionelle og bæredygtige 3D humane neurale netværksmodeller fra Pluripotente stamceller. ”ACS Biomaterials Science & Engineering, et tidsskrift fra American Chemical Society. 1. oktober 2018.