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Entdeckung bietet neue Hoffnung an, Rückenmark-Verletzungen zu reparieren

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Wissenschaftler an den Gladstone-Instituten schufen eine spezielle Art Neuron von den menschlichen Stammzellen, die Rückenmarkverletzungen möglicherweise reparieren konnten. Diese Zellen, genannt V2a-interneurons, übertragen Signale im Rückenmark zu helfen, Bewegung zu steuern. Als die Forscher die Zellen in Mäuserückenmark, die interneurons verpflanzten, die mit vorhandenen Zellen gekeimt wurden und integriert waren.

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V2a-interneurons Staffelsignale vom Gehirn zum Rückenmark, in dem sie schließlich an die Motoneurone anschließen, die heraus zu den Waffen und zu den Beinen projektieren. Die langen Abstände interneurons Abdeckung, projektierend auf und ab das Rückenmark, Muskelbewegung einzuleiten und zu koordinieren sowie Atmung. Schaden V2a-interneurons kann Verbindungen zwischen dem Gehirn und den Gliedern trennen, das zur Paralyse beiträgt, die Rückenmarkverletzungen folgt.

„Interneurons kann nach Rückenmarkverletzungen umleiten, das sie ein viel versprechendes therapeutisches Ziel macht,“ sagt älteren Autor Todd McDevitt, Doktor, ein älterer Forscher bei Gladstone. „Unser Ziel ist, den gehinderten Schaltkreis neuzuverdrahten, indem es geschädigte interneurons ersetzt, um neue Bahnen für Signalübertragung um den Standort der Verletzung zu schaffen.“

Einige klinische Studien prüfen Zellersatztherapien, um Rückenmarkverletzungen zu behandeln. Die meisten dieser Versuche beziehen mit ein, Zelle-abgeleitete neurale Progenitorzellen, die zu einige verschiedene Arten Zellen des Gehirns oder des Rückenmarks machen können, oder Oligodendrocyteprogenitorzellen aufzuhalten, die die Myelinhüllen herstellen, die Nervenzellen isolieren und schützen. Jedoch versuchen diese Ansätze entweder nicht oder können die spezifischen Arten von erwachsenen Rückenmarkneuronen, wie V2a-interneurons nicht zuverlässig produzieren, die lange Abstände und das Rückenmark umzubauen projektieren.

(Bildkredit: Gladstone-Industrievideo)

In der gegenwärtigen Studie veröffentlicht in den Verfahren der National Academy of Sciences, produzierten die Forscher V2a-interneurons aus menschlichen Stammzellen zum ersten Mal. Sie identifizierten ein Cocktail von Chemikalien, die allmählich die Stammzellen überredeten, um sich von den Rückenmarkprogenitorzellen zu den gewünschten V2a-interneurons zu entwickeln. Indem sie die Mengen von drei der Chemikalien und justierten als jedes addiert wurde, entwickelten die Wissenschaftler ihr Rezept weiter, um große Mengen V2a-interneurons von den Stammzellen zu schaffen.

„Unsere Hauptherausforderung war, das rechte TIMING zu finden und Konzentration der signalisierenden Moleküle, die V2a-interneurons anstelle anderer neuronaler Zellarten, wie Motoneurone erbringen würden,“ sagt erste Autor Jessica Butts, ein Student im Aufbaustudium im McDevitt-Labor. „Wir verwendeten unser Wissen von, wie das Rückenmark, um die richtige Kombination von Chemikalien zu identifizieren sich entwickelt und unser Verfahren zu verbessern, um uns die höchste Konzentration von V2a-interneurons zu geben.“

Arbeitend gemeinsam mit Linda Noble, verpflanzte Doktor, bei University of California, San Francisco (UCSF), die Wissenschaftler die V2a-interneurons in das Rückenmark von gesunden Mäusen. In ihrer neuen Umwelt reiften die Zellen passend und integriert mit vorhandenen Rückenmarkzellen. Wichtig bewegten sich die Mäuse normalerweise, nachdem die interneurons verpflanzt und keine Zeichen der Beeinträchtigung gezeigt wurden.

„Wir wurden sehr angeregt, zu sehen, dass die verpflanzten Zellen lange Abstände in beiden Richtungen keimten — eine Schlüsseleigenschaft von V2a-interneurons — und dass sie begannen, an die relevanten Wirtsneuronen anzuschließen,“ sagt Mitverfasser Dylan McCreedy, Doktor, ein Habilitationsgelehrter bei Gladstone.

Die Forscher sagen, dass ihr nächster Schritt, die Zellen in Mäuse mit Rückenmarkverletzungen zu verpflanzen ist, um zu sehen, wenn die V2a-interneurons helfen können, Bewegung wieder herzustellen, nachdem Schaden aufgetreten ist. Sie werden auch an der Erforschung der möglichen Rolle dieser Zellen in den Modellen von neurodegenerative Bewegungsstörungen wie stärkeartiger seitlicher Sklerose interessiert.