قشري الخلايا العصبية : الانتقال من التقدم في مختبر لخلية القاعدة العلاجات

اسمي أرنولد كريكشتاين. أنا مدير معهد طب التجديد هنا في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو ، ومجال اهتمامي هو علم الأعصاب التنموي. على وجه التحديد ، نحن مهتمون جدا بالمراحل المبكرة من التطور القشري وكنا ننظر إلى الخلايا الجذعية العصبية والخلايا السلفية وندرس الطريقة التي تولد بها الخلايا العصبية وكيف تهاجر تلك الخلايا العصبية وتبدأ في تكوين دوائر في الدماغ النامي ، خاصة في القشرة.

حسنا ، ظهور التثقيب الكهربائي في الرحم ، أعتقد أنه كان أحد تلك التقنيات التحويلية التي قدمها SDO وزملاؤه من حيث دراسة المراحل المبكرة من نمو الدماغ لأن هذا يسمح لك بإجراء تجارب اكتساب وفقدان الوظائف لمجموعة كاملة من الجينات. وللقيام بذلك ببساطة نسبيا عن طريق إدخال تلك الجينات مباشرة في الخلايا الجذعية العصبية والخلايا السلفية التي تصنع الخلايا العصبية أثناء التطور القشري المبكر. تتضمن هذه التقنية ببساطة حقن الحمض النووي على شكل بلازميد في البطينين الدماغيين في المرحلة الجنينية ، ثم تطبيق تيار كهربائي قصير يدفع تلك البلازميدات إلى الخلايا التي تبطن البطين ، وهي خلايا النوع الظهاري العصبي GL الراديوية التي تنتج بعد ذلك الخلايا العصبية والخلايا الدبقية في النهاية.

ويمكن أن يشمل ذلك استخدام الحمض النووي الريبي القصير المتداخل الذي يمكن أن ينظم أو يسقط التعبير عن جينات معينة ، أو يمكنك الإفراط في التعبير مباشرة عن منتجات جينية معينة. وكلتا المجموعتين من التجارب تبحثان في التأثيرات التكميلية على الدماغ النامي. يمكن أن تشمل الجزيئات المستهدفة أي شيء تقريبا يشارك في المراحل المبكرة من نمو الدماغ أو حتى في وقت لاحق من حيث مراحل التطور المشبكي أو النضج.

لظهور هذه التقنية بالفعل تأثير كبير على دراسات الدماغ النامي ويعد بإحداث تأثير أكبر في المستقبل القريب. الخلايا التي تبطن البطين والتي تجعل في النهاية جميع الخلايا العصبية في الخلايا الدبقية في الدماغ تبدأ كخلايا ظهارية عصبية. ولكن في الوقت الذي تبدأ فيه الخلايا العصبية في التطور ، فإنها تتحول إلى نوع من الخلايا الدبقية تعرف باسم الخلية الدبقية الشعاعية.

يقومون بإجراء اتصالات متخصصة مع الأوعية الدموية ويوجهون هجرة الخلايا العصبية الصغيرة. وفي ذلك الوقت تقريبا بدأوا في عمل مجموعة مثيرة للاهتمام من أنواع مختلفة من الأقسام. إنهم يصنعون نوعا من الانقسام المتماثل للسلف عندما ينتجون المزيد من النسخ من أنفسهم أي إنتاج خليتين دبقيين راديويين في كل مرة ينقسمون فيها.

كما أنهم يقومون بعمل انقسامات عصبية غير متماثلة حيث ينقسمون ويجددون أنفسهم ويولدون مع كل دورة خلية خلية ابنة تصبح خلية عصبية. ولكن اتضح أيضا أنهم يصنعون نوعا ثالثا مثيرا للاهتمام للغاية من التقسيم حيث يكون غير متماثل بمعنى أن الخلايا الوليدة مختلفة. أحدهما عبارة عن خلية دبقية راديوية متجددة ذاتيا والآخر يصبح نوعا مختلفا من الخلايا السلفية.

نحن نسميه سلف وسيط يهاجر بعيدا عن البطين ثم ينقسم بشكل عام في منطقة تكاثرية مختلفة تعرف باسم المنطقة تحت البطين. وطريقة التثقيب الكهربائي في الرحم هي طريقة ملائمة لإدخال هذه الحمض النووي بالضربة القاضية أو الإفراط في التعبير في الخلايا الدبقية الراديوية خلال المراحل التي تقوم فيها بهذه الأنواع المختلفة من الانقسامات. لقد استخدمنا أيضا فيروسا قهقريا يعبر عن البروتين الفلوري الأخضر كعلامة نسب ، وهي طريقة لحقن علامة الفيروس القهقرية في البطينين في هذه الأعمار نفسها ، وبعد ذلك يمكننا متابعة مصير تلك الخلايا المصنفة بشكل فردي لأنها تنقسم وتولد استنساخ من الخلايا الوليدة.

وبمرور التصوير بفاصل زمني الذي نقوم به في مزارع الشرائح ، يمكننا بعد ذلك متابعة أو تتبع المصير النهائي لهذه الخلايا أثناء هجرتها إلى القشرة. بينما كان يعتقد لبعض الوقت أن المنطقة البطينية هي المصدر الأساسي لتكوين الخلايا العصبية في الدماغ النامي ، إلا أن المنطقة تحت البطين أصبحت في الجنين على الأقل أكثر تقديرا كمصدر لكميات كبيرة من تكوين الخلايا العصبية. وما وجدناه هو أنه في المنطقة تحت البطينية، فإن الأسلاف الوسيطة التي تنشأ نفسها من الراديو في منطقة البطين، تهاجر هناك وتنقسم بطريقة متماثلة، إما لإنتاج المزيد من الأسلاف الوسيطة المتجددة ذاتيا أو في انقسام نهائي متماثل لإنتاج أزواج من الخلايا العصبية التي تهاجر بعد ذلك إلى القشرة.

لذا فإن المنطقة تحت البطين تتحول إلى منطقة مهمة جدا ومثيرة للاهتمام من تكوين الخلايا العصبية في الدماغ الجنيني أو النامي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه الخلايا السلفية الوسيطة ، بينما تقيم في تلك المنطقة تحت البطينية ، تصبح خلايا متعددة الأقطاب ولديها القدرة ، يبدو أنها تتحرك بشكل عرضي داخل تلك المنطقة. وقد يفسر ذلك تشتت استنساخ الخلايا التي لوحظت في دراسات سابقة ، على سبيل المثال ، من قبل Walsh و S Cepco منذ بعض الوقت في القشرة النامية ، باستخدام الفيروسات القهقرية أيضا لتحديد مصير تلك الخلايا.

حسنا ، على سبيل المثال ، هناك عدد من الجينات المثيرة للاهتمام التي تشارك ، كما اتضح ، إما في تكوين الخلايا العصبية أو الهجرة العصبية. في مختبرنا ، درسنا بروتينات تقاطع الفجوة ، وهي الوصلات التي تكمن وراء تكوين قنوات تقاطع الفجوة المعروفة. لكن من المثير للاهتمام أننا اكتشفنا أن الخلايا التي تهاجر على طول ggl الشعاعي تستخدم في الواقع تقاطعات الفجوة هذه ليس كقنوات للاتصال ، ولكن كجزيئات التصاق في الواقع للسماح لتلك الخلايا العصبية والخلايا المهاجرة بالالتصاق بالألياف الشعاعية.

وقد تم إجراء هذه الدراسات بالفعل باستخدام siRNAs التي أسقطت التعبير عن روابط محددة. على سبيل المثال ، الاتصال 43 ، والذي يتم التعبير عنه بشكل كبير عن طريق الراديو ggl وأيضا من خلال الخلايا العصبية الابنة والخلايا السلفية الوسيطة. العديد مما يسمى بالخلايا الجذعية البالغة التي تستمد من دماغ الجنين ، في الواقع ، ربما تكون راديو يمكن توسيعه في الثقافة عندما يتم علاجها بعوامل النمو الصحيحة مثل BFGF على سبيل المثال.

ولكن بالإضافة إلى تلك الراديوية ، قد تتحول الأسلاف الوسيطة إلى هدف مثير للاهتمام للغاية لأبحاث الخلايا الجذعية لأننا نعتقد أنها تنتج بالفعل خلايا عصبية من نوع خلية مقيد للغاية. لذلك إذا كانت الإستراتيجية ، على سبيل المثال ، إنشاء أعداد كبيرة من نوع الخلايا العصبية المحدد جدا تحت القدرة على تحديد وعزل الخلايا السلفية الوسيطة المسؤولة عن توليد هذا النوع المعين من الخلايا ، فمن المحتمل أن يكون نهجا أفضل بكثير من ، على سبيل المثال ، إنشاء أعداد موسعة من gl الراديوي ، والذي قد ينتج مجموعة كاملة من أنواع الخلايا المختلفة. في الواقع ، في الدراسات التي أجريت في المختبر ، عندما يوسع المرء خطوط الخلايا الجذعية الجنينية ثم يولد خلايا عصبية فردية من مصادر الخلايا الجذعية الجنينية ، يبدو كما لو أن معظم هذه الخطوط تخضع لما قد يكون حتى مرحلة شبيهة بالظهارية أو الدبقية الشعاعية الإلزامية قبل توليد الخلايا العصبية فعليا.

على سبيل المثال ، البروتوكولات التي استخدمها أوستن سميث لتوليد الخلايا العصبية أو الخلايا الجذعية العصبية تشبه إلى حد كبير الراديو ggl. يخضعون للهجرة النووية الحركية. إنها تعبر عن عوامل النسخ الدبقية الراديوية وتعبير العلامات ، وتولد الخلايا العصبية والخلايا النجمية ، بنفس الطريقة التي يفعل بها راديو GL.

وبالمثل ، أخذ لورين سير وآخرون الخلايا الجذعية الجنينية البشرية ووجدوا أنها ، تشكل وريدات ، وهي نوع من التجمع الذاتي في بنية من النوع الظهاري العصبي في المختبر قبل توليد الخلايا العصبية بالفعل. وهناك مرة أخرى ، تتكون هذه الوريدات من خلايا تشبه إلى حد كبير راديو gl. ولذا فإن فكرة أن هذه الخلايا الراديوية GL هي نوع من الخلايا الجذعية العصبية ، أعتقد أنها مدعومة بهذا النوع من الأدلة في المختبر.

لذلك قبل ظهور تكوين الخلايا العصبية ، هناك بالفعل نمط إقليمي يحدث في جميع أنحاء منطقة البطين في جميع البطينين وفي الواقع على طول الطريق عبر النخاع الشوكي. وربما تقيد تلك الجينات الزخرفية التي يتم التعبير عنها في مناطق معينة بالفعل مصير الخلايا الوليدة التي يتم إنتاجها هناك. على سبيل المثال ، إذا كنت ترغب في توليد خلايا شبه معدنية مثيرة ، فإن الراديو القشري الظهري GL أنتج هذا النوع من الخلايا ، إذا كنت ترغب في إنتاج الخلايا العصبية البينية ، فقد تضطر إلى استخدام الخلايا وبروز العقدة لأنها تنتج تلك الخلايا العصبية أو الخلايا الدبقية قليلة التغصن وما إلى ذلك.

وهكذا إذا كانت استراتيجيتك في ، في أبحاث الخلايا الجذعية ، من حيث العلاج ، تتضمن علاج المرض إنشاء أعداد كبيرة من الخلايا من نوع معين من نوع معين من الخلايا العصبية أو نوع معين من خلايا الإسقاط المثيرة ، فمن المحتمل أن توفر الدراسات التنموية التي بدأت في الكشف عن الاختلافات بين تكوين الخلايا العصبية ومناطق الدماغ المختلفة المتميزة هذه أدلة ستكون قابلة للاستخدام في النهاية من أجل تصميم الاستراتيجيات لتوسيع الخلايا العصبية من نوع خلية معينة لقول, استبدال العلاجات الخلية. حسنا ، تشير مصطلحات التجديد أو الطب التجديدي حقا إلى القدرة على تجديد الأعضاء. وأعتقد أن معظم الجمهور يفكرون في الخلايا الجذعية كطريقة لاستبدال الخلايا والأنسجة المصابة.

لكن في الواقع ، أعتقد أن العلاجات المبكرة التي من المحتمل أن تظهر من أبحاث الخلايا الجذعية ستتضمن استخدام الخلايا الجذعية بطرق أخرى ، ربما أكثر إبداعا. على سبيل المثال ، استخدام أبحاث الخلايا الجذعية ومختبر يسمح لك بفحص الأدوية من خلال طرق عالية الإنتاجية لنمذجة الأمراض باستخدام الخلايا البشرية بدلا من خلايا الفئران في المختبر. وبعد ذلك فيما يتعلق بالعلاجات الخلوية ، أعتقد أنها ستستخدم إلى حد كبير ، في الواقع ، أعتقد أنها بدأت بالفعل في استخدامها كوسيلة توصيل ، على سبيل المثال ، الاستفادة من قدرة بعض الخلايا الجذعية على الهجرة في مناطق الإصابة أو المرض وتوصيل حمولة أو جين أو منتج جيني أو إنزيم مفقود وما إلى ذلك.

هذا التطبيق الذي لا يتضمن اندماج الخلايا في هياكل الأعضاء الموجودة مسبقا هو على ما أعتقد فاكهة منخفضة. وقد تتضمن بعض الأمثلة السابقة للعلاجات الخلوية هذا النهج بدلا من الاستبدال الفعلي للخلايا. حسنا ، فإن القيود الفيدرالية الحالية على استخدام أموال المعاهد الوطنية للصحة لأي عدد صغير من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية كان لها تأثير مخيف في هذا المجال.

لقد أبقى بعض الباحثين الشباب خارج الميدان ومنع البعض الآخر من استكشاف الفائدة المحتملة لهذه الخلايا الجذعية الجنينية في المختبر. كانت هناك محاولات لمحاولة تحرير هذه القيود. كما يعلم معظم المشاهدين على الأرجح ، فقد استخدم الرئيس حق النقض ضد مشروع قانون واحد وربما ، آسف ، إنه على وشك استخدام حق النقض ضد مشروع قانون آخر.

نأمل أن تتغير هذه السياسات وأن يصبح من الممكن استخدام تمويل المعاهد الوطنية للصحة لدراسة مجموعة كاملة من خطوط الخلايا الجذعية المطورة حديثا ، والتي يتمتع العديد منها بمزايا مقارنة بتلك الأرقام الأصلية التي تم إنشاؤها قبل عام 2001. ولكن حتى إذا تم رفع هذا الحظر على التمويل ، فمن المحتمل ألا ينطوي على الفور على الأقل على زيادة تمويل هذا النوع من الأبحاث. ولأن مشروع القانون هذا ، على سبيل المثال ، تم اقتراحه في الكونجرس ليس مشروع قانون تمويل أو مخصصات ، فسيكون له تأثير من حيث تسهيل الأمر على المحققين مثلنا لدمج العمل مع ما يسمى بالخطوط المعتمدة وغير المعتمدة في نفس مساحة البحث ، في نفس المختبر باستخدام نفس المعدات أو مشاركة بعض الموارد نفسها.

كل هذا سيكون تحسنا كبيرا ، ولكن من غير المرجح أن يؤدي إلى تدفق كبير للدعم الفعلي الذي يمثل دولارات بحثية لهذه الأنواع من الأنشطة. ولهذا ، أعتقد أننا لا نزال مضطرين إلى الاعتماد على المصادر الخاصة ، بما في ذلك التمويل الحكومي ، الموجود هنا في كاليفورنيا هو حقا نعمة للباحثين في مجال الخلايا الجذعية بالإضافة إلى كاليفورنيا. كما تحذو ولايات أخرى مثل نيويورك وكونيتيكت وماساتشوستس حذوها وستمول قريبا مبادراتها الحكومية الخاصة لأبحاث الخلايا الجذعية.

وأعتقد أن هذا سيكون محركا مهما لقيادة البحث في هذا المجال من المستقبل المنظور إلى حد كبير ، بغض النظر عما إذا كانت سياسة المعاهد الوطنية للصحة تتغير قريبا أم لا.