Нейронные стволовые клетки для лечения болезни Альцгеймера

Ли Ган (Li Gan), PhD, хочет найти способ лечения, чтобы помочь пациентам с болезнью Альцгеймера. Как и большинство исследователей, она столкнулась с рядом препятствий.

Когда исследователи подобные Ган ищут потенциально новые лекарства, есть стадия исследований, при которой последние должны быть проверены на клетках человека, для подтверждения полезного действия. Исторически эти тесты проводятся в раковых клетках, которые часто не соответствуют биологии клеток человеческого мозга.

«Проблема в том, что клетки мозга людей не могут выжить in vitro, поэтому нам нужно спроектировать клетки человека в лаборатории», — объясняет Ган, старший следователь Института Гладстона (Gladstone Institutes). «Но это не так просто, как может показаться».

Многие ученые используют индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) для решения этой проблемы. iPSC создаются путем перепрограммирования клеток кожи, чтобы стать стволовыми клетками, которые затем могут быть преобразованы в клетки любого типа. Ган использует iPSC для производства клеток мозга, таких как нейроны или глиальные клетки, потому что они имеют отношение к нейродегенеративным заболеваниям.

Человеческие клетки мозга, полученные из iPSC, обладают большим потенциалом для скрининга лекарственных препаратов. Тем не менее, процесс их производства может быть сложным, дорогостоящим и сильно изменчивым. Многие из существующих методов производят клетки, которые являются гетерогенными, т.е. отличаются друг от друга, и это может привести к непоследовательным результатам при скрининге лекарственных средств. Кроме того, производство большого количества клеток является очень дорогостоящим, поэтому его трудно масштабировать для больших экспериментов.

Чтобы преодолеть эти трудности, у Майкла Уорда (Michael Ward), доктора медицинских наук, родилась новая идея:
«Я наткнулся на новый метод производства iPSC, который был разработан в Стэнфорде», — сказал Уорд, бывший сотрудник лаборатории Ли Ган, который теперь работает в Национальном институте здоровья. «Я думал, что если мы сможем найти способ упростить и лучше контролировать этот подход, мы сможем улучшить способ инженерии человеческих клеток мозга в лаборатории».

Уорд и его коллега Чао Ванг (Chao Wang, PhD), обнаружили способ манипулировать генетическим составом клеток для производства тысяч нейронов из одной iPSC. Это означает, что каждая искусственная клетка мозга была теперь идентичной.

«Я был действительно мотивирован нашими первоначальными результатами», — сказала Ган, которая также является профессором неврологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. «Я наблюдал слишком много изменчивости с использованием традиционного метода, который делал повторные эксперименты весьма проблематичными. Таким образом, способность производить гомогенные клетки мозга человека была очень интересной ».

Команда дополнительно улучшила технику для создания упрощенного двухэтапного процесса. Это позволяет ученым точно контролировать, сколько клеток головного мозга они производят, и облегчает повторение результатов от одного эксперимента к другому.

Их техника также значительно ускоряет процесс. Хотя для производства клеток мозга обычно требуется несколько месяцев, Ган и ее команда теперь могут обрабатывать большое количество их в течение 1 или 2 недель и иметь функционально активные нейроны в течение 1 месяца.

Исследователи поняли, что этот новый подход обладает огромным потенциалом для скрининга препаратов и изучения механизмов болезней. Чтобы доказать это, они протестировали его в своих исследованиях.

Они применяли свою технику для создания нейронов человека с помощью iPSC. Затем они разработали платформу для обнаружения лекарств и скринировали 1280 соединений. Их цель состоит в том, чтобы идентифицировать соединения, которые могли бы снизить уровни белка тау в головном мозге, который считается одним из наиболее перспективных подходов в исследованиях Альцгеймера и может потенциально привести к появлению новых лекарств для лечения этой болезни.

«Мы показали, что мы можем спроектировать большое количество человеческих мозговых клеток, которые все одинаковы, а также значительно снизить затраты», — сказал Ванг. «Это означает, что наша технология может быть легко расширена и может быть использована для экранирования миллионов соединений».

Мощный инструмент для всего научного сообщества

«Мы разработали экономически эффективную технологию для производства больших количеств человеческих мозговых клеток в два простых шага», — резюмировал Ган. «Преодолевая серьезные проблемы в открытии лекарственных препаратов на основе нейронов на людях, мы считаем, что этот метод будет широко принят как в фундаментальной науке, так и в промышленности». Подробности этой новой техники были опубликованы 10 октября 2017 года в научном журнале Stem Cell Reports.

Ли Ган надеется, что данное открытие скоро поможет миллионам людей, страдающим болезнью Альцгеймера.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *