Крошечные трехмерные модели, имитирующие жизненно важные аспекты нервной системы человека, были разработаны на этапе, который может ускорить исследования лекарств для неврологических состояний, таких как рассеянный склероз (РС).
Модели шириной в миллиметр, созданные с использованием стволовых клеток из образцов кожи человека, будут использоваться для изучения миелина, изолирующего вещества, которое помогает нервным клеткам общаться друг с другом.
Исследователи говорят, что эти модели — наиболее естественное представление о миелинизации человека, разработанные в лаборатории, и являются многообещающей платформой для изучения неврологических заболеваний и тестирования лекарств для состояний, связанных с потерей миелина, включая рассеянный склероз.
Нервные клетки находятся в головном и спинном мозге и соединяются друг с другом ветвями, называемыми аксонами, которые имеют изолирующую оболочку, похожую на электрические кабели. Это изолирующее покрытие, называемое миелином, способствует передаче электрической и химической информации между клетками.
Поврежденный миелин лежит в основе ряда неврологических состояний, включая РС — неизлечимое заболевание, которым страдают более 100 000 человек в Великобритании — и приводит к широкому спектру симптомов, включая проблемы с подвижностью, утомляемость и проблемы со зрением .
Ученые из клиники регенеративной неврологии Энн Роулинг при Эдинбургском университете и Центра исследований двигательных нейронов Юана Макдональда разработали модель человеческого миелина, используя образцы кожи, пожертвованные добровольцами.
Клетки кожи были перепрограммированы в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки , которые можно превратить в клетки других типов — в данном случае — в клетки спинного мозга.
Затем из этих клеток медленно выросли органоиды — трехмерные структуры пучков клеток, включая нейроны и отличительные клетки мозга, известные как олигодендроциты, которые являются ключевыми для создания миелина.
Что особенно важно, исследователи смогли увидеть, как миелин спонтанно развивается вокруг аксонов между клетками внутри органоидов.
Посмотрев на аксоны под микроскопом, они смогли увидеть, что миелин в этой модели функционирует так же, как в здоровом головном или спинном мозге.
Затем исследовательская группа создала органоид, используя стволовые клетки пациента с редкой генной мутацией, которая влияет на миелинизацию. Модель показала, что ключевые аспекты этого пучка клеток соответствуют болезни.
Эти новые модели позволят ученым сравнивать различия между клетками здоровых людей и клеток с различными неврологическими заболеваниями, а также тестировать представляющие интерес лекарства на клетках человека, прежде чем использовать их в полном клиническом исследовании с пациентами.
Исследователи надеются, что их модель преодолеет проблемы изучения человеческого мозга и нервной системы на клеточном уровне, что чрезвычайно сложно из-за проблем с доступом к тканям головного и спинного мозга без риска и огромных неудобств для пациентов.
Этот подход дополняет модели на животных, которые могут быть ограничены в том, как они отражают болезнь человека и то, как лекарства взаимодействуют с человеческими клетками .
Авторы говорят, что эта модель является значительным шагом вперед в изучении миелинизации человека и разработки лекарств, но предупреждают, что методы лечения, протестированные на этой модели, еще далеки от того, чтобы предлагаться пациентам.
Исследование финансировалось Центром Юана Макдональда и опубликовано в журнале Developmental Cell . Исследование проводилось в сотрудничестве с Британским научно-исследовательским институтом деменции и Центром исследований рассеянного склероза при Эдинбургском университете.
Ведущий исследователь, доктор Оуэн Гвидион Джеймс, сказал: «Демиелинизирующие расстройства оказывают сильное влияние на качество жизни пациентов. Теперь у нас есть возможность экспериментально изучить миелинизацию человека, основная цель — выявить лекарства, которые могут способствовать миелинизации. Мы считаю, что этот новый подход может стать огромным стимулом для набора инструментов, который позволит нам делать это эффективно ».
Источник: