Columbia ülikooli meditsiinikeskuse teadlased on esimest korda otseselt muutnud inimese naharakud funktsionaalseteks eesaju neuroniteks, ilma et oleks vaja mingeid tüvirakke. Leiud pakuvad uut ja potentsiaalselt otsesemat viisi Alzheimeri tõve ja teiste neurodegeneratiivsete haiguste jaoks asendusrakuteraapiate tootmiseks. Sellised rakud võivad osutuda eriti kasulikuks uute terapeutiliste juhtmete testimiseks. Uuring avaldati ajakirja Cell 4. augusti veebinumbris.
Teises alguses kasutasid teadlased seda meetodit, mida nimetatakse otseseks ümberprogrammeerimiseks, et genereerida perekondliku (varajase algusega) Alzheimeri tõvega patsientide naharakkudest neuroneid. Leiti, et indutseeritud neuronid erinevad oluliselt tervetelt inimestelt saadud neuronitest, pakkudes uusi teadmisi haiguse arengust, teatas uuringu juht Asa Abeliovich, MD, PhD, Taubi uurimisinstituudi patoloogia, rakubioloogia ja neuroloogia dotsent. Alzheimeri tõve ja vananeva aju kohta Columbia ülikooli meditsiinikeskuses (CUMC).
1980ndatel ja 90ndatel mõistsid teadlased, et embrüonaalsed tüvirakud võivad oma pluripotentsuse (võime areneda mistahes rakuks) ja eneseuuendusvõime tõttu olla kasulikud kudede regenereerimiseks või asendamiseks pärast vigastust või vigastust. haigus. Inimembrüote rakkude kasutamine tekitas aga eetilisi probleeme, mis käivitas alternatiivide otsimise.
Läbimurre toimus 2007. aastal, kui teadlased tegid kindlaks, kuidas inimese naharakke geneetiliselt ümber programmeerida, et saada indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPS), mis on sarnased looduslikult pluripotentsete rakkudega. Kuigi see edu võimaldas teadlastel vältida embrüonaalsete tüvirakkude kasutamist, on iPS-tehnoloogia endiselt keeruline, ebatõhus ja aeganõudev. Veelgi enam, pluripotentsed tüvirakud on oma olemuselt võimelised moodustama kasvajaid, mis võib põhjustada ohutusprobleeme.
2010. aastal teatasid Stanfordi ülikooli teadlased hiire naharakkude muutmisest otse neuroniteks, kasutades transkriptsiooniregulaatoreid (valke, mis lülitavad geene sisse või välja), jättes mööda vajadusest luua iPS-rakke.
Sellele tööle tuginedes kasutasid dr Abeliovitš ja tema meeskond erinevat transkriptsiooniregulaatorite kombinatsiooni ja mitmeid neuronaalseid tugifaktoreid, et muuta inimese naharakud eesaju neuroniteks. Indutseeritud neuronid näivad olevat samad, mis tavalised neuronid, otsustades elektrofüsioloogiliste testide ja geeniekspressiooni profiilide põhjal. Teadlased näitasid ka, et neuronid on võimelised laborikultuuris ja hiirte kesknärvisüsteemi siirdamisel signaale saatma ja vastu võtma. Need leiud näitavad, et indutseeritud neuronid on võimelised neuronaalseks aktiivsuseks.
"Otsene ümberprogrammeerimine erineb põhimõtteliselt neuronite loomisest iPS-tehnoloogiaga," ütleb dr. Abeliovitš. "Kasutades otsest ümberprogrammeerimist, võite teoreetiliselt võtta kellegi naharakud ja paari nädala pärast on täielikult funktsioneerivad neuronid valmis asendusrakuraviks."
"Kuigi projekt on alles varajases staadiumis ega ole kindlasti veel kliinilisteks rakendusteks valmis, tunduvad otsesel ümberprogrammeerimisel põhinevad ravimeetodid realistlikumad kui iPS-tehnoloogial põhinevad ravimeetodid. "Mis on eriti põnev," ütleb dr Abeliovich, " on see, et otsene ümberprogrammeerimine on laialdaselt rakendatav paljude neuroloogiliste haiguste uurimisel ja ravimisel."
Uuringu teises osas võrdles dr Abeliovich tervete inimeste naharakkudest valmistatud neuroneid varajase Alzheimeri tõvega patsientide neuronitega. Viimastes rakkudes ilmnes muutunud amüloidi prekursorvalgu (APP) töötlemine ja lokaliseerimine ning APP komponendi amüloid-beeta suurenenud kontsentratsioon (arvatakse, et Alzheimeri tõbi areneb, kui ajju koguneb ebanormaalne kogus beeta-amüloidi, mis lõpuks tapab neuroneid.) Leiti, et APP kogub rakkude endosoomidesse, raku sektsioonidesse, mis sorteerivad molekule lagundamiseks või ringlussevõtuks. Need leiud viitavad sellele, et seda Alzheimeri tõve vormi põhjustab vähem alt osaliselt ebanormaalne endosomaalne funktsioon, teatavad teadlased.
Dr. Abeliovitši töö pealkiri on "Alzheimeri tõvega patsientide nahafibroblastide suunatud muundumine funktsionaalseteks neuroniteks". Tema kaasautorid on Liang Qiang, Ryousuke Fujita, Toru Yamashita, Herve Rhinn, David Rhee, Claudia Doege, Lily Chau ja William B. Vanti CUMC-st ning Sergio Angulo ja Herman Moreno New Yorgi osariigi ülikooli meditsiinikeskusest Brooklynis, N. Y.
Uuringut rahastas muu hulgas New Yorgi osariigi tüvirakuteadus (NYSTEM).
