Nerwowa komórka macierzysta, w dużej mierze niezróżnicowana komórka pochodząca z ośrodkowego układu nerwowego. Neuralne komórki macierzyste (NSC) mogą potencjalnie powodować wzrost komórek potomstwa, które rosną i różnicują się w neurony i komórki glejowe (komórki niebędące neuronami, które izolują neurony i zwiększają szybkość, z jaką neurony wysyłają sygnały).
komórka macierzysta: nerwowe komórki macierzyste
Badania wykazały, że w mózgu znajdują się również komórki macierzyste. U ssaków po urodzeniu powstaje bardzo niewiele nowych neuronów, ale niektóre neurony
Przez lata uważano, że mózg jest zamkniętym, stałym układem. Nawet renomowany hiszpański neuroanatomista Santiago Ramón y Cajal, który zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii w 1906 r. Za ustanowienie neuronu jako podstawowej komórki mózgu, nie był świadomy mechanizmów neurogenezy (tworzenia tkanki nerwowej) podczas swojej niezwykłej kariery. W drugiej połowie XX wieku odkryto jedynie garść odkryć, głównie u szczurów, ptaków i naczelnych, które wskazywały na zdolność komórek mózgowych do regeneracji. W tym czasie naukowcy założyli, że gdy mózg został uszkodzony lub zaczął się psuć, nie był w stanie zregenerować nowych komórek, tak jak inne komórki, takie jak komórki wątroby i skóry, są w stanie się zregenerować. Generowanie nowych komórek mózgowych w mózgu dorosłego było uważane za niemożliwe, ponieważ nowa komórka nigdy nie mogłaby w pełni zintegrować się z istniejącym złożonym układem mózgu. Dopiero w 1998 r. Odkryto NSC u ludzi, które znaleziono najpierw w regionie mózgu zwanym hipokampem, o którym wiadomo, że odgrywa istotną rolę w tworzeniu wspomnień. Stwierdzono później, że NSC są aktywne w opuszkach węchowych (obszar przetwarzający zapach), a uśpione i nieaktywne w przegrodzie (obszar przetwarzający emocje), prążkowiu (obszar przetwarzający ruch) i rdzeniu kręgowym.
Dzisiaj naukowcy badają leki, które mogłyby aktywować uśpione NSC na wypadek uszkodzenia obszarów, w których znajdują się neurony. Inne kierunki badań mają na celu znalezienie sposobów na przeszczepienie NSC w uszkodzone obszary i nakłonienie ich do migracji przez uszkodzone obszary. Jeszcze inni badacze komórek macierzystych starają się pobrać komórki macierzyste z innych źródeł (tj. Zarodków) i wpłynąć na te komórki, aby przekształciły się w neurony lub komórki glejowe. Najbardziej kontrowersyjne z tych komórek macierzystych są komórki pozyskane z ludzkich embrionów, które muszą zostać zniszczone, aby uzyskać komórki. Naukowcom udało się stworzyć indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste poprzez przeprogramowanie dorosłych komórek somatycznych (komórek organizmu, z wyłączeniem plemników i komórek jajowych) poprzez wprowadzenie niektórych genów regulatorowych. Jednak generowanie przeprogramowanych komórek wymaga zastosowania retrowirusa, a zatem komórki te mogą potencjalnie wprowadzić u pacjentów szkodliwe wirusy wywołujące raka. Embrionalne komórki macierzyste (ESC) mają niesamowity potencjał, ponieważ można je przekształcić w dowolny rodzaj komórek znalezionych w ludzkim ciele, ale potrzebne są dalsze badania w celu opracowania lepszych metod izolacji i generowania ESC.
Odzyskiwanie udaru to jeden z obszarów badań, w którym odkryto wiele na temat obietnicy i złożoności terapii komórkami macierzystymi. Można zastosować dwa główne podejścia do terapii komórkami macierzystymi: podejście endogenne lub podejście egzogenne. Podejście endogenne polega na stymulowaniu dorosłych NSC w ciele pacjenta. Te komórki macierzyste znajdują się w dwóch strefach zakrętu zębatego (część hipokampa) w mózgu, a także w prążkowiu (część zwojów podstawy zlokalizowanych głęboko w półkulach mózgowych), korze nowej (zewnętrzna grubość silnie skręcona kora mózgowa) i rdzeń kręgowy. W modelach szczurzy czynniki wzrostu (substancje pośredniczące we wzroście komórek), takie jak czynnik wzrostu fibroblastów-2, czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego, czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego i erytropoetyna, były podawane po udarach w celu wywołania lub wzmocnienia neurogenezy, w ten sposób zapobiegając uszkodzeniu mózgu i pobudzając funkcjonalne odzyskiwanie. Najbardziej obiecującym czynnikiem wzrostu w modelach szczurów była erytropoetyna, która promuje proliferację nerwowych komórek progenitorowych i wykazano, że indukuje neurogenezę i poprawę funkcjonalną po udarze zatorowym u szczurów. Następnie przeprowadzono badania kliniczne, w których erytropoetynę podano małej próbce pacjentów po udarze, którzy ostatecznie wykazali znaczną poprawę w porównaniu do osób w grupie placebo. Erytropoetyna okazała się również obiecująca u pacjentów ze schizofrenią iu pacjentów ze stwardnieniem rozsianym. Jednak należy przeprowadzić dalsze badania na większych grupach pacjentów w celu potwierdzenia skuteczności erytropoetyny.
Terapie egzogennymi komórkami macierzystymi polegają na ekstrakcji, hodowli in vitro, a następnie przeszczepie komórek macierzystych do obszarów mózgu dotkniętych udarem. Badania wykazały, że dorosłych NSC można uzyskać z zakrętu zębatego, hipokampa, kory mózgowej i subkorowej istoty białej (warstwa pod korą mózgową). Rzeczywiste badania transplantacyjne przeprowadzono na szczurach z uszkodzeniem rdzenia kręgowego przy użyciu komórek macierzystych pobranych biopsyjnie ze strefy podkomorowej (obszar leżący pod ściankami wypełnionych płynem jam mózgu lub komór) dorosłego mózgu. Na szczęście w wyniku biopsji nie było braków funkcjonalnych. Przeprowadzono również badania na szczurach, w których ESC lub neuronalne komórki macierzyste i komórki progenitorowe pochodzenia płodowego (komórki niezróżnicowane; podobne do komórek macierzystych, ale o węższych możliwościach różnicowania) zostały przeszczepione do obszarów mózgu uszkodzonych przez udar. W tych badaniach przeszczepione NSC skutecznie różnicowały się w neurony i komórki glejowe i nastąpiło pewne przywrócenie funkcji. Jednak największym zastrzeżeniem w przypadku terapii egzogennych jest to, że naukowcy muszą jeszcze w pełni zrozumieć podstawowe mechanizmy różnicowania komórek progenitorowych i ich integracji z istniejącymi sieciami neuronowymi. Ponadto naukowcy i klinicyści nie wiedzą jeszcze, jak kontrolować proliferację, migrację, różnicowanie i przeżycie NSC i ich potomstwa. Wynika to z faktu, że NSC są częściowo regulowane przez wyspecjalizowane mikrośrodowisko lub niszę, w której się znajdują.
Przeprowadzono również badania nad krwiotwórczymi komórkami macierzystymi (HSC), które zwykle różnicują się w komórki krwi, ale można je także różnicować w linie nerwowe. Te HSC można znaleźć w szpiku kostnym, krwi pępowinowej i komórkach krwi obwodowej. Co ciekawe, stwierdzono, że komórki te są spontanicznie mobilizowane przez pewne typy udarów, a także mogą być dalej mobilizowane przez czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów (G-CSF). Badania G-CSF na szczurach wykazały, że może on prowadzić do poprawy funkcjonalnej po udarze, a badania kliniczne na ludziach wydają się obiecujące. Badania egzogeniczne przeprowadzono również na szczurach z HSC. HSC podawano miejscowo w miejscu uszkodzenia w niektórych badaniach lub podawano układowo przez przeszczep dożylny w innych badaniach. Ta ostatnia procedura jest po prostu bardziej wykonalna, a najbardziej skuteczne HSC wydają się pochodzić z krwi obwodowej.
Badania przeprowadzone nad terapiami komórkami macierzystymi w leczeniu padaczki i choroby Parkinsona również pokazują obietnicę i trudność prawidłowej hodowli komórek macierzystych i wprowadzenia ich do żywego systemu. W odniesieniu do ESC badania wykazały, że można je różnicować w neurony dopaminergiczne (neurony, które przenoszą lub są aktywowane przez dopaminę), rdzeniowe neurony ruchowe i oligodendrocyty (komórki nieneuronalne związane z tworzeniem mieliny). W badaniach mających na celu leczenie padaczki, mysie prekursory nerwowe pochodzące z embrionalnych komórek macierzystych (ESN) przeszczepiono do hipokampów szczurów przewlekle padaczkowych i kontrolnych. Po przeszczepie nie stwierdzono różnic we właściwościach funkcjonalnych ESN, ponieważ wszystkie one wykazywały właściwości synaptyczne charakterystyczne dla neuronów. Jednak wciąż pozostaje do ustalenia, czy ESN są w stanie przetrwać przez długi czas w epileptycznym hipokampie, różnicować się w neurony z prawidłowymi funkcjami hipokampa oraz tłumić deficyty uczenia się i pamięci w przewlekłej padaczce. Z drugiej strony zaobserwowano, że NSC przeżywają i różnicują się w różne funkcjonalne formy neuronów u szczurów. Nie jest jednak jasne, czy NSC mogą różnicować się w różne formy funkcjonalne w odpowiednich ilościach i czy mogą prawidłowo synapsować z nadpobudliwymi neuronami w celu ich zahamowania, a tym samym ograniczenia napadów.
Leczenie choroby Parkinsona również obiecuje i napotyka podobne przeszkody. Przeprowadzono badania kliniczne transplantacji ludzkiej tkanki śródmózgowia płodu (tkanki pochodzącej z śródmózgowia, która stanowi część pnia mózgu) do prążkowia pacjentów z chorobą Parkinsona. Jednak ta tkanka ma ograniczoną dostępność, co sprawia, że przeszczep ESC jest bardziej atrakcyjny. Rzeczywiście, badania wykazały już, że przeszczepialne neurony dopaminergiczne - rodzaj neuronów dotkniętych chorobą Parkinsona - mogą być wytwarzane z ESC myszy, naczelnych i ludzi. Jedną z głównych różnic między myszami i ludzkimi ESC jest to, że ludzkie ESC różnią się znacznie dłużej (do 50 dni). Ponadto programy różnicowania ludzkich ESC wymagają wprowadzenia surowicy zwierzęcej w celu rozmnażania, co może naruszać niektóre przepisy medyczne, w zależności od kraju. Naukowcy będą również musieli znaleźć sposób na uzyskanie dopaminergicznych komórek progenitorowych pochodzących z ESC, aby przetrwały przez dłuższy czas po przeszczepie. Wreszcie istnieje kwestia czystości populacji komórek pochodzących z ESC; wszystkie komórki muszą być certyfikowane jako komórki prekursorowe dopaminergiczne, zanim będą mogły być bezpiecznie przeszczepione. Niemniej jednak techniki różnicowania i oczyszczania poprawiają się z każdym badaniem. Rzeczywiście, generowanie dużych banków czystych i specyficznych populacji komórek do przeszczepu ludzi pozostaje osiągalnym celem.
