Cercetătorii de la Universitatea din Wisconsin-Madison au identificat o proteină esenţială pentru dezvoltarea unui tip de celule cerebrale despre care se crede că joacă un rol în afecţiuni precum Alzheimer şi Parkinson. Oamenii de ştiinţă americani au folosit această descoperire pentru a creşte pentru prima dată neuroni din celule stem.
Neuronii de norepinefrină (noradrenalină) obţinuţi din celule stem, de tipul celor care se găsesc într-o parte a creierului uman numită locus coeruleus (locus ceruleus - un nucleu al punţii trunchiului cerebral implicat în răspunsurile fiziologice la stres şi panică, parte a sistemului reticulat ascendent activator), ar putea permite cercetarea multor boli psihiatrice şi neurodegenerative şi ar putea oferi un instrument pentru dezvoltarea de noi metode de tratare a acestora.
O lucrare privind aceste celule, pe care autorii le-au numit neuroni LC-NE, a fost publicată recent în jurnalul Nature Biotechnology.
Neuronii de noradrenalină din locus coeruleus reglează bătăile inimii, tensiunea arterială, excitaţia, memoria, atenţia şi reacţiile de „luptă sau fugă".
Oamenii au aproximativ 50.000 de neuroni LC-NE în creierul posterior, unde se află locus coeruleus. De acolo, neuronii LC-NE ajung în toate părţile creierului şi în măduva spinării.
„Neuronii norepinefrinei din locus coeruleus sunt esenţiali pentru viaţa noastră. Noi îl numim centrul vieţii", spune Su-Chun Zhang, profesor de neuroştiinţe şi neurologie la UW-Madison. „Fără aceste celule nervoase, probabil că am fi dispărut de pe Pământ".
Aceşti neuroni joacă, de asemenea, un rol, deşi necunoscut, în diverse boli neurodegenerative şi neuropsihiatrice.
În multe boli neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer şi Parkinson, neuronii încep să degenereze într-un stadiu foarte timpuriu - uneori cu ani de zile înainte ca alte regiuni ale creierului să înceapă să sufere.
Cercetătorii au observat acest lucru de mult timp, dar nu ştiu care este funcţia zonei locus coeruleus în acest proces, în parte şi pentru că nu au dispus de un model bun care să imite neuronii LC-NE umani.
Încercările anterioare de a crea aceşti neuroni din celule stem umane au urmat un protocol bazat pe dezvoltarea neuronilor LC-NE în modele de şoareci.
Timp de doi ani, cercetătorii au explorat motivele pentru care aceste încercări eşuau şi modul în care dezvoltarea neuronilor din celule stem era diferită la om.
În noul studiu, echipa UW-Madison a identificat ACTIVIN-A, o proteină care aparţine unei familii de factori de creştere, ca fiind importantă în reglarea neurogenezei în neuronii NE umani.
„Avem acum noi cunoştinţe despre dezvoltarea locus coeruleus", spune Yunlong Tao, un cercetător de la Universitatea Nanjing din China, care a fost profesor de cercetare la Centrul Waisman de la UW-Madison când a fost realizat studiul. „Este principala descoperire din această lucrare şi, pe baza acesteia, suntem capabili să generăm neuroni de noradrenalină din locus coeruleus".
Pentru a crea neuronii LC-NE, cercetătorii au convertit celulele stem pluripotente umane în celule din creierul mic (cerebelul, o parte majoră a rombencefalului).
Apoi, folosind ACTIVIN-A şi o serie de semnale suplimentare, ei au dirijat dezvoltarea celulelor spre neuroni LC-NE.
Odată convertite, celulele au prezentat caracteristicile tipice ale neuronilor LC-NE funcţionali din creierul uman, eliberând neurotransmiţătorul norepinefrină.
De asemenea, acestea au prezentat arborizare axonală - extinderea braţelor lungi şi ramificate ale neuronilor care permit conexiunile dintre celulele creierului - şi au reacţionat la prezenţa dioxidului de carbon, care are un rol cheie în controlul respiraţiei.
Noile celule pot servi drept modele pentru studierea bolilor la om, permiţând oamenilor de ştiinţă să depisteze medicamente pentru potenţiale tratamente şi să răspundă la întrebări de ce celulele din locus coeruleus mor atât de devreme în bolile neurodegenerative.
„Dacă acest lucru este oarecum cauzal, atunci am putea face potenţial ceva pentru a preveni sau întârzia procesul de neurodegenerare", spune Zhang, menţionând faptul că aplicaţia acestor celule are o semnificaţie destul de largă.
Celulele LC-NE ar putea servi într-o bună zi ca terapie cu celule stem.
În continuare, cercetătorii intenţionează să examineze mecanismele detaliate prin care ACTIVIN-A reglează dezvoltarea neuronilor LC-NE. De asemenea, grupul va utiliza celulele pentru screeningul de medicamente şi modelare a bolilor.
