למחברים אין מה לחשוף.

neurogenesis קליפתיים: מעבר מן ההתקדמות מעבדה כדי cell טיפולים מבוססי

Neurogenesis קליפתיים: מעבר מן ההתקדמות מעבדה כדי Cell טיפולים מבוססי

שמי ארנולד קריקשטיין. אני מנהל המכון לרפואה רגנרציונית כאן ב-UCSF, ותחום העניין שלי הוא נוירוביולוגיה התפתחותית. באופן ספציפי, אנו מתעניינים מאוד בשלבים המוקדמים של התפתחות קליפת המוח והסתכלנו על תאי גזע עצביים ותאי אב ולמדנו את האופן שבו הם מייצרים תאי עצב וכיצד נוירונים אלה נודדים ומתחילים ליצור מעגלים לתוך המוח המתפתח, במיוחד בקליפת המוח.ובכן, הופעתה של אלקטרופורציה ברחם, אני חושב שהייתה אחת מאותן טכנולוגיות טרנספורמטיביות שהוצגו על ידי SDO ועמיתיו במונחים של חקר שלבים מוקדמים של התפתחות המוח, מכיוון שזה מאפשר לך לבצע ניסויי רווח ואובדן תפקוד עבור מגוון שלם של גנים. ולעשות זאת בפשטות יחסית על ידי החדרת הגנים הללו ישירות לגזע העצבי ולתאי האב המייצרים נוירונים במהלך ההתפתחות המוקדמת של קליפת המוח. הטכניקה באמת כוללת פשוט הזרקת DNA בצורת פלסמיד לחדרי המוח בבעל חיים בשלב עוברי, ולאחר מכן הפעלת זרם חשמלי קצר שמניע את הפלסמידים האלה לתאים שמרפדים את החדר, שהם תאים מסוג רדיו GL נוירו-אפיתל שמייצרים נוירונים ובסופו של דבר תאי גליה.וזה יכול לכלול שימוש ברנ"א קצר ומפריע שיכול לווסת או להפיל את הביטוי של גנים מסוימים, או שאתה יכול לבטא יתר על המידה תוצרי גנים מסוימים. ושתי קבוצות הניסויים הללו בוחנות השפעות משלימות על המוח המתפתח. מולקולות המטרה יכולות לכלול כמעט כל דבר המעורב בשלבים מוקדמים של התפתחות המוח או אפילו מאוחר יותר במונחים של שלבי התפתחות סינפטית או התבגרות.להופעתה של טכניקה זו כבר הייתה השפעה גדולה על חקר המוח המתפתח ומבטיחה להשפיע עוד יותר בעתיד הקרוב. התאים שמרפדים את החדר ובסופו של דבר גורמים לכל הנוירונים בתאי הגליה במוח להתחיל כתאי אפיתל עצביים. אבל בערך בזמן שהנוירונים מתחילים להתפתח, הם הופכים או מתחילים להפוך למעין תא גליה המכונה תא גליה רדיאלי.הם יוצרים קשרים מיוחדים עם כלי דם והם מנחים את נדידת הנוירונים הצעירים. ובערך באותו זמן הם מתחילים ליצור סדרה מעניינת של סוגים שונים של חטיבות. הם מבצעים מעין חלוקת אב סימטרית כאשר הם מייצרים יותר עותקים של עצמם, כלומר מייצרים שני תאי גליה רדיו בכל פעם שהם מתחלקים.והם גם מבצעים חלוקות נוירוגניות אסימטריות שבהן הם מתחלקים ומתחדשים בעצמם ומייצרים עם כל מחזור תא בת שהופך לנוירון. אבל מתברר גם שהם עושים סוג שלישי מעניין מאוד של חלוקה שבה היא א-סימטרית במובן זה שתאי הבת שונים. האחד הוא תא גליה רדיו המתחדש מעצמו והשני הופך לסוג אחר של תא אב.אנו מכנים אותו אב ביניים הנודד הרחק מהחדר ואז מתחלק בדרך כלל באזור התפשטות אחר המכונה אזור תת-חדר. והשיטה של אלקטרופורציה ברחם היא דרך נוחה להחדיר את הדנ"א הזה לתוך תאי גליית הרדיו במהלך השלבים שבהם הם מבצעים את הסוגים השונים של החלוקות. השתמשנו גם ברטרו-וירוס שמבטא חלבון פלואורסצנטי ירוק כסמן שושלת, דרך להזריק את הסמן הזה של רטרו-וירוס לחדרים של אותם גילאים, ואז אנחנו יכולים לעקוב אחר גורלם של אותם תאים מסומנים בנפרד כשהם מתחלקים ויוצרים שיבוטים של תאי בת.ועם הזמן שאנו עושים בתרביות פרוסות, אנו יכולים לעקוב אחר גורלם הסופי של תאים אלה כשהם נודדים לתוך קליפת המוח. אמנם במשך זמן מה חשבו שאזור החדר הוא המקור העיקרי לנוירוגנזה במוח המתפתח, אך האזור התת-חדרי הפך לפחות יותר ויותר מוערך בעובר כמקור לכמויות ניכרות של נוירוגנזה. ומה שמצאנו הוא שבאזור התת-חדרי, אבות הביניים שבעצמם נובעים מרדיו ggl באזור החדר, נודדים לשם ומתחלקים בצורה סימטרית, או כדי לייצר יותר אבות ביניים המתחדשים מעצמם או בחלוקה סופית סימטרית כדי לייצר זוגות של נוירונים שנודדים לאחר מכן לקליפת המוח.אז האזור התת-חדרי מתגלה כאזור חשוב ומעניין מאוד של נוירוגנזה במוח העוברי או המתפתח. בנוסף, תאי אב ביניים אלה, בזמן שהם שוכנים באותו אזור תת-חדרי, הופכים לתאים רב-קוטביים ויש להם את היכולת, נראה שהם נעים באופן משיקי בתוך אותו אזור. וזה עשוי להסביר את פיזור שיבוטי התאים שנצפו במחקרים קודמים, למשל, על ידי וולש ו-S Cepco לפני זמן מה בקליפת המוח המתפתחת, תוך שימוש גם ברטרו-וירוסים כדי לסמן את גורלם של תאים אלה.ובכן, למשל, ישנם מספר גנים מעניינים המעורבים, כפי שמתברר, בנוירוגנזה או בנדידה עצבית. במעבדה שלנו חקרנו את חלבוני צומת הפער, הקשרים העומדים בבסיס היווצרותם של תעלות צומת פערים ידועות. אבל מעניין שגילינו שהתאים הנודדים לאורך ggl רדיאלי למעשה משתמשים בצמתים המרווחים הללו לא כערוצי תקשורת, אלא כמולקולות הידבקות למעשה כדי לאפשר פיזית לאותם נוירונים ותאים נודדים להיצמד לסיבים הרדיאליים.והמחקרים הללו בוצעו למעשה באמצעות siRNAs שהפילו את הביטוי של קשרים ספציפיים. לדוגמא, חיבור 43, המתבטא מאוד על ידי רדיו ggl וגם על ידי נוירוני הבת שלהם ותאי האב המתווכים שלהם. רבים ממה שנקרא תאי גזע בוגרים שמקורם במוח העוברי, הם למעשה כנראה רדיו שניתן להרחיב בתרבית כאשר מטפלים בהם בגורמי הגדילה הנכונים כמו BFGF למשל.אבל בנוסף ל-ggl הרדיו האלה, אבות הביניים עשויים להתברר כמטרה מעניינת מאוד למחקר תאי גזע מכיוון שאנו מאמינים שהם למעשה מייצרים נוירונים מסוג תאים מוגבל מאוד. כך שאם א, אסטרטגיה הכוללת, למשל, יצירת מספרים גדולים של סוג תא עצבי ספציפי מאוד תחת היכולת לזהות ולבודד את תאי האב המתווכים האחראים ליצירת סוג התא המסוים הזה תהיה כנראה גישה הרבה יותר טובה מאשר, למשל, יצירת מספרים מורחבים של רדיו gl, שעשוי לייצר מגוון שלם של סוגי תאים שונים. למעשה, במחקרים שנעשו במבחנה, כאשר מרחיבים קווי תאי גזע עובריים ואז מייצרים נוירונים בודדים מאותם מקורות תאי גזע עובריים, נראה שרוב הקווים הללו עוברים מה שעשוי להיות אפילו שלב אפיתל או גליה רדיאלי חובה לפני יצירת תאי עצב בפועל.כך למשל, הפרוטוקולים ששימשו את אוסטין סמית ליצירת נוירונים או תאי גזע עצביים דומים מאוד לרדיו ggl. הם עוברים הגירה גרעינית קינטית. הם מבטאים גורמי שעתוק גליה רדיו וביטוי סמנים, והם מייצרים נוירונים ואסטרוציטים בפנים, בדומה לרדיו GL.ובאופן דומה, לורן סר ואחרים לקחו תאי גזע עובריים אנושיים וגילו שהם, שהם יוצרים רוזטות, הם סוג של מתאספים בעצמם למבנה מסוג אפיתל עצבי במבחנה, לפני שהם יוצרים תאי עצב בפועל. ושוב, הרוזטות האלה מורכבות מתאים שנראים מאוד כמו רדיו גל. ולכן הרעיון שהרדיו GL הזה הוא סוג של תאי גזע עצביים, אני חושב שנתמך על ידי סוג כזה של ראיות במבחנה.אז לפני תחילת הנוירוגנזה, יש כבר דפוס אזורי המתרחש בכל אזור החדר בכל החדרים ולמעשה לאורך כל חוט השדרה. ואותם גנים דפוסיים המתבטאים באזורים מסוימים כנראה כבר מגבילים את גורלם של תאי הבת המיוצרים שם. כך למשל, אם אתה רוצה לייצר תאים פרמטאליים מעוררים, הרדיו GL של קליפת המוח הגבית ייצר את סוג התא הזה, אם אתה רוצה לייצר תאי עצב, אז ייתכן שתצטרך להשתמש בתאים ובבולטות הגנגליון כמייצרים את אותם תאי עצב או אוליגודנדרוציטים וכן הלאה.ולכן, אם האסטרטגיה שלך, במחקר תאי גזע, במונחים של טיפול במחלה כרוכה ביצירת מספר גדול של תאים מסוג מסוים של סוג מסוים של תאי עצב או סוג מסוים של תא הקרנה מעורר, אז מחקרים התפתחותיים שמתחילים לחשוף את ההבדלים בין נוירוגנזה לבין אזורי המוח השונים הללו כנראה יספקו רמזים שבסופו של דבר יהיו שמישים כדי לתכנן אסטרטגיות להרחיב נוירונים מסוג תא מסוים למשל, טיפולי תאים חלופיים. ובכן, הטרמינולוגיה של התחדשות או רפואה רגנרטיבית באמת מרמזת על היכולת לחדש איברים. ואני חושב שרוב הציבור חושב על תאי גזע כשיטה להחלפת תאים ורקמות פגועות.אבל למעשה, אני חושב שהטיפולים המוקדמים ביותר שעשויים לצמוח ממחקר תאי גזע יכללו שימוש בתאי גזע בדרכים אחרות, אולי יצירתיות יותר. למשל, השימוש במחקר תאי גזע ומעבדה המאפשרת לך לסנן תרופות באמצעות שיטות תפוקה גבוהות של מידול מחלות על ידי שימוש בתאים אנושיים במקום נניח תאי עכבר במעבדה. ואז במונחים של טיפולים תאיים, אני חושב שזה במידה רבה, למעשה, אני חושב שזה כבר התחיל לשמש ככלי העברה, למשל, לנצל את היכולת של תאי גזע מסוימים לנדוד לאזורים של פציעה או מחלה ולהעביר מטען או גן או תוצר גן או אנזים חסר וכן הלאה.היישום הזה שאינו מערב את התאים המשתלבים במבני איברים קיימים הוא לדעתי פרי נמוך יותר. וייתכן שחלק מהדוגמאות המוקדמות יותר של טיפולים תאיים יכללו גישה זו ולא החלפת תאים בפועל. ובכן, להגבלות הפדרליות הנוכחיות על השימוש בכספי ה-NIH עבור כל תאי גזע עובריים אנושיים מלבד מספר קטן של תאי גזע עובריים אנושיים באמת הייתה השפעה מצננת על התחום.זה הרחיק כמה חוקרים צעירים מהתחום וזה מנע מאחרים לחקור את התועלת הפוטנציאלית של תאי הגזע העובריים הללו במעבדה. היו ניסיונות לנסות ליברליזציה של ההגבלות הללו. כפי שרוב הצופים שלכם בוודאי יודעים, הנשיא הטיל וטו על הצעת חוק אחת וכנראה שהוא עומד להטיל וטו על הצעת חוק אחרת.תקוותנו היא שמדיניות זו תשתנה ושניתן יהיה להשתמש במימון ה-NIH כדי לחקור מגוון שלם של קווי תאי גזע שפותחו לאחרונה, שלרבים מהם יש יתרונות על פני המספרים המקוריים שנוצרו לפני 2001. אבל גם אם האיסור על המימון יוסר, סביר להניח שזה לא יהיה כרוך בהגדלת המימון של מחקר מסוג זה. ומכיוון שהצעת החוק הזו, למשל, שהוצעה בקונגרס אינה הצעת חוק מימון או הקצאה, תהיה לה השפעה במונחים של הקלה על חוקרים כמונו לשלב עבודה עם מה שמכונה קווים מאושרים ולא מאושרים באותו מרחב מחקר, באותה מעבדה תוך שימוש באותו ציוד או שיתוף חלק מאותם משאבים.כל זה יהיה שיפור משמעותי, אבל לא סביר שזה יביא לזרם גדול של תמיכה ממשית שהיא כספי מחקר לפעילויות מסוג זה. ולשם כך, אני חושב שעדיין נצטרך להסתמך על מקורות פרטיים, כולל מימון המדינה, שנמצא כאן בקליפורניה ומהווה ברכה לחוקרים בתחום תאי הגזע בנוסף לקליפורניה. מדינות אחרות כמו ניו יורק וקונטיקט ומסצ'וסטס הולכות גם הן בעקבותיה ובקרוב יממנו יוזמות מדינתיות משלהן למחקר בתאי גזע.ואני חושב שזה יהיה מנוע חשוב להנעת המחקר בתחום זה פחות או יותר מהעתיד הנראה לעין, ללא קשר אם מדיניות ה-NIH תשתנה בקרוב או לא.

cortical-neurogenesis-transitioning-from-advances-laboratory-to-cell

Research

JoVE Journal

Biology

Cortical Neurogenesis: Transitioning from Advances in the Laboratory to Cell-Based Therapies

University of California, San Francisco - UCSF.

Neurogenesis קליפתיים: מעבר מן ההתקדמות מעבדה כדי Cell טיפולים מבוססי

In This Article

Disclosures

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles