Komórki macierzyste wydają się wspaniałym, obiecującym narzędziem do leczenia różnych chorób, także obejmujących ośrodkowy układ nerwowy. Aby jednak opracować metody terapii z wykorzystaniem komórek macierzystych, naukowcy muszą dobrze zrozumieć, jak przebiega rozwój embrionalny ludzkiego mózgu. Dzięki wiedzy o tym, jak na różnych etapach rozwoju powstają i zachowują się komórki nerwowe, badacze będą mogli sprawniej opracowywać nowe strategie terapeutyczne.

“Wyzwanie polega na tym, że w ludzkim mózgu istnieją tysiące różnych podtypów komórek nerwowych – mówi Agnete Kirkeby, współautor badania. – Musimy być w stanie wyprodukować dokładnie odpowiedni rodzaj komórek nerwowych dla każdej choroby.”

Aby naukowcy mogli zrozumieć, jak wytwarzać konkretne komórki w laboratorium, niezbędne są badania nad tym, jak każda komórka nerwowa powstaje podczas rozwoju mózgu w zarodku. Analizowanie tego, co dzieje się w ludzkim zarodku, w okresie od piątego dnia do siódmego tygodnia po zapłodnieniu, do tej pory były trudne z tego względu, że naukowcy nie mieli dostępu do zarodków na tym etapie rozwoju. Dlatego też niemal cała wiedza na temat tych stadiów opiera się na badaniach embrionów much, kurczaków i myszy. Różnią się one jednak znacząco od mózgu ludzkiego. Dlatego ten etap rozwoju od dawna postrzegany jest jako “czarna skrzynka neurologii”.

Naukowcy z duńskiego Uniwersytetu w Kopenhadze i szwedzkiego Uniwersytetu w Lund połączyli siły, by stworzyć model, który będzie naśladował wczesne etapy rozwoju ludzkiego mózgu. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu komórek macierzystych, hodowanych w specjalnie zaprojektowanej komorze, w której warunki przypominają środowisko mózgu na wczesnym etapie rozwoju zarodkowego. Model ten nazywany jest skrótowo MiSTR, od angielskiego Microfluidic-controlled Stem cell Regionalisation, czyli regionalizacja komórek macierzystych kontrolowana mikroprzepływami. Pozwala na stworzenie tkanki, w której różne obszary mózgu znajdują się obok siebie, podobnie jak w prawdziwym cztero-pięciotygodniowym zarodku.

“Zaczynamy od grupy komórek, które utworzą mózg i instruujemy komórki, wystawiając je na gradient określonego czynnika wzrostu (WNT), tak aby tworzyły różne obszary mózgu – mówi Agnete Kirkeby. – Nasz model jest lepszy niż te wcześniej opublikowane, ponieważ jest znacznie bardziej odtwarzalny i zawiera więcej obszarów mózgu. Możemy go teraz wykorzystać do badania nieznanych cech we wczesnym rozwoju ludzkiego mózgu.”

Twórcy modelu uważają, że można go wykorzystać do zbadania, jak we wczesnych stadiach embrionalnych komórki mózgowe reagują na niektóre substancje chemiczne otaczające nas w codziennym życiu. Kolejnym celem do osiągnięcia w przyszłości będzie wykorzystanie go do stworzenia kompletnej mapy rozwoju ludzkiego mózgu. Pomoże to przyspieszyć rozwój nowych metod leczenia chorób neurologicznych komórkami macierzystymi.

“Po opracowaniu mapy będziemy mogli również sprawniej produkować w laboratorium ludzkie komórki nerwowe, które można będzie wykorzystać do przeszczepów, terapii regeneracyjnej, a także do badania funkcji mózgu i różnych stanów chorobowych – mówi Agnete Kirkeby. – Opracowanie leczenia komórkami macierzystymi choroby Parkinsona zajęło nam dziesięć lat, ponieważ nasze metody zależały od prób i błędów. Naszym celem jest, aby proces ten był w przyszłości znacznie szybszy w przypadku innych chorób.”

Bibliografia:
Rifes P., Isaksson M., Rathore G.S., Aldrin-Kirk P., Knights Møller O., Barzaghi G., Lee J., Egerod K.L., Rausch D.M., Parmar M., Pers T.H., Laurell T., Kirkeby A. Modeling neural tube development by differentiation of human embryonic stem cells in a microfluidic WNT gradient. Nature 2020

Dodaj komentarz