Hur stamcellsinnovation har avancerad neurovetenskaplig forskning

En av gatingfaktorerna för att studera den mänskliga hjärnan är att ha förmågan att bedriva forskning om verklig fungerande mänsklig hjärnvävnad. Som ett resultat utförs många vetenskapliga studier på gnagare som däggdjursfullmakt. Nackdelen med detta tillvägagångssätt är att gnagarehjärnor skiljer sig åt i struktur och funktion. Enligt Johns Hopkins är den mänskliga hjärnan strukturellt cirka 30 procent neuroner och 70 procent glia, medan mushjärnan har det motsatta förhållandet [1]. MIT-forskare upptäckte att dendriter från mänskliga neuroner bär elektriska signaler annorlunda än neuroner från gnagare [2]. Ett innovativt alternativ är att odla mänsklig hjärnvävnad med hjälp av stamcellsteknik.

Stamceller är ospecialiserade celler som ger upphov till differentierade celler. Det är en relativt ny upptäckt som går tillbaka till 80-talet. Embryonala stamceller upptäcktes först 1981 av Sir Martin Evans från Cardiff University, Storbritannien, sedan vid University of Cambridge, 2007 en Nobelpristagare inom medicin [3].

1998 odlades isolerade humana embryonala stamceller i ett laboratorium av James Thomson från University of Wisconsin i Madison och John Gearhart från Johns Hopkins University i Baltimore [4].

Åtta år senare upptäckte Shinya Yamanaka från Kyoto-universitetet i Japan en metod för att omvandla hudceller hos möss till pluripotenta stamceller med hjälp av ett virus för att introducera fyra gener [5]. Pluripotenta stamceller har förmågan att utvecklas till andra typer av celler. Yamanaka vann tillsammans med John B. Gurdon Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2012 för upptäckten att mogna celler kan omprogrammeras för att bli pluripotenta [6]. Detta koncept är känt som inducerade pluripotenta stamceller eller iPSCs.

2013 utvecklade ett europeiskt forskargrupp av forskare, ledd av Madeline Lancaster och Juergen Knoblich, en tredimensionell (3D) cerebral organoid med mänskliga pluripotenta stamceller som ”växte till cirka fyra millimeter i storlek och kunde överleva så länge som 10 månader . [7]. ” Detta var ett stort genombrott eftersom tidigare neuronmodeller odlades i 2D.

Mer nyligen, i oktober 2018, växte ett team av tuftsledda forskare en 3D-modell av mänsklig hjärnvävnad som uppvisade spontan neural aktivitet i minst nio månader. Studien publicerades i oktober 2018 ACS Biomaterials Science & Engineering, en tidskrift från American Chemical Society [8].

Från den första upptäckten av stamceller hos möss till växande 3D-mänskliga neurala nätverksmodeller från pluripotenta stamceller på mindre än 40 år har den vetenskapliga utvecklingen varit exponentiell. Dessa modeller av mänskliga hjärnvävnader i 3D kan hjälpa forskningen i att upptäcka nya behandlingar för Alzheimers, Parkinsons, Huntingtons, muskeldystrofi, epilepsi, amyotrof lateral skleros (även känd som ALS eller Lou Gehrigs sjukdom) och många andra sjukdomar och störningar i hjärnan. Verktygen som neurovetenskap använder för forskning utvecklas i sofistikering och stamceller spelar en viktig roll för att påskynda framstegen till gagn för mänskligheten.

Copyright © 2018 Cami Rosso Med ensamrätt.

2. Rosso, Cami. "Varför uppvisar den mänskliga hjärnan högre intelligens?" Psykologi idag. 19 oktober 2018.

3. Cardiff University. "Sir Martin Evans, Nobelpriset i medicin." Hämtad 23 oktober 2018 från http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Hjärtvyer. "Stamcellens tidslinje." 2015 april-juni. Hämtad den 10-23-2018 från https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Hur iPS-celler förändrade världen." Natur. 15 juni 2016.

6. Nobelpriset (2012-10-08). “Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2012 [Pressmeddelande]. Hämtad 23 oktober 2018 från https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Forskare odlar hjärnvävnader i 3D." MIT Technology Review. 28 augusti 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. ” Funktionella och hållbara 3D-mänskliga neurala nätverksmodeller från pluripotenta stamceller. ”ACS Biomaterials Science & Engineering, en tidskrift från American Chemical Society. 1 oktober 2018.