Новый метод включает добавление критических сигнальных молекул к клеткам-предшественникам на несколько дней раньше, чем указано в предыдущих методах. Это увеличивает долю здоровых мотонейронов, полученных из стволовых клеток (с 30 до 70 процентов), и вдвое сокращает время, необходимое для этого.
«Мы утверждаем, что все, что происходит в человеческом теле, будет достаточно эффективным и быстрым», — сказал профессор клеточной биологии и биологии развития Университета Иллинойса Фей Ван, который проводил исследование с приглашенным ученым Цюхао Цюй и профессором материаловедения и инженерии Цзянцзюнь. Ченг. «Предыдущие подходы занимали от 40 до 50 дней, а затем эффективность была очень низкой — от 20 до 30 процентов. Поэтому маловероятно, что эти методы воссоздают развитие двигательных нейронов человека».Метод Ку произвел гораздо большую популяцию зрелых функциональных мотонейронов за 20 дней.
По словам Ванга, новый подход позволит ученым стимулировать развитие зрелых мотонейронов человека в культуре клеток и определить факторы, которые имеют жизненно важное значение для этого процесса.Стволовые клетки уникальны тем, что они могут принимать форму и функции различных типов клеток. Генерирование нейронов из стволовых клеток (эмбриональных стволовых клеток или тех, которые «индуцированы» для возврата к эмбрионоподобному состоянию) требует добавления сигнальных молекул к клеткам в критические моменты их развития.Ван и другие коллеги ранее открыли молекулу (называемую соединением C), которая превращает стволовые клетки в «нейронные клетки-предшественники», что является ранней стадией развития клеток в нейроны.
Но дальнейшее превращение этих клеток в двигательные нейроны представляло необычные проблемы.Предыдущие исследования добавляли две важные сигнальные молекулы на 6-й день (через шесть дней после воздействия соединения C), но с ограниченным успехом в создании двигательных нейронов. В новом исследовании Ку обнаружил, что добавление сигнальных молекул на 3-й день работает намного лучше: нейронные клетки-предшественники быстро и эффективно дифференцируются в двигательные нейроны.
Это указывает на то, что день 3 представляет собой ранее неизвестную стадию нейральных клеток-предшественников, сказал Ван.Новый подход находит немедленное применение в лаборатории. Наблюдение за тем, как стволовые клетки (например, полученные из собственных клеток кожи пациентов с БАС) превращаются в мотонейроны, откроет новое понимание процессов заболевания, и любой метод, который увеличивает скорость и эффективность генерации мотонейронов, поможет ученым.
Клетки также можно использовать для скрининга лекарств для лечения заболеваний двигательных нейронов, и однажды их можно будет использовать терапевтически для восстановления утраченной функции.«Быстрый и эффективный способ генерации мотонейронов, несомненно, будет иметь решающее значение для изучения — и, возможно, лечения — травм спинного мозга и таких заболеваний, как БАС», — сказал Ван.