Миелинизирующие клетки высшего качества
Стволовые клетки дают надежду на восстановление нервной ткани
при рассеянном склерозе и других миелопатиях
Из ЭСК получены клетки-предшественники,
дифференцирующиеся в высокоактивные олигодендроциты
LifeSciencesToday по материалам University of California – Davis: UC Davis team "spikes" stem cells to generate myelin
Разработав технологию получения функциональных клеток мозга, вырабатывающих образующий изолирующую оболочку нейронов миелин, ученые приблизили использование стволовых клеток в лечении рассеянного склероза и других миелопатий, а также травм спинного мозга.
«Полученные нами результаты представляют собой важный концептуальный шаг в исследовании стволовых клеток», – говорит руководитель работы Вэньбинь Дэн (Wenbin Deng), PhD, адъюнкт-профессор кафедры биохимии и молекулярной медицины Калифорнийского университета в Дэвисе. «Используя биоинженерные методы, мы впервые получили миелин-продуцирующие клетки с превосходной регенеративной способностью».
Ткань головного мозга, преимущественно, состоит из двух типов клеток: нейронов и клеток глии. Нейроны считаются ответственными за мышление и ощущения, глиальные клетки окружают, поддерживают нейроны и взаимодействуют с ними, помогая обрабатывать и передавать информацию с помощью электрических и химических сигналов. Клетки одного из типов глии – олигодендроциты – вырабатывают вещество оболочек нейронов, называемое миелином, обеспечивающее изоляцию, преимущественно, аксонов нейронов. Миелин, часто сравниваемый с изоляцией электрических проводов, предотвращающей короткие замыкания, необходим для нормальной нейронной проводимости. Наиболее известные заболевания, причинами которых являются нарушения в выработке миелина или его потеря, – рассеянный склероз и лейкодистрофии.
Американские ученые разработали новый протокол эффективной индукции дифференцировки эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) в олигодендроглиальные прогениторные клетки (oligodendroglial progenitor cells, OPCs) – ранние клетки-предшественники, в норме развивающиеся в олигодендроциты. Хотя протоколы получения таких клеток разработаны и другими учеными, метод доктора Дэна позволяет получить более чистую популяцию предшественников олигодендроцитов, с меньшим количеством клеток других типов.
Сравнив электрофизиологические свойства полученных OPCs с естественными предшественниками олигодендроцитов, исследователи установили, что, в отличие от природных OPCs, в мембранах полученных из эмбриональных стволовых клеток OPCs не было натриевых ионных каналов, что лишало их способности генерировать спайки при электрической стимуляции.
Англицизм «спайки» (spike – пик) здесь и далее следует понимать как «потенциалы действия» – периодические скачки разности потенциалов между клеткой и окружением, характерные для полноценных нейронов – ВМ
Используя метод вирусной трансдукции, они ввели в ЭСК-производные OPCs ДНК, кодирующую натриевые каналы. Полученные в результате OPCs экспрессировали ионные каналы и обладали способностью генерировать спайки.
Миелинизация спайковых и неспайковых клеток-предшественников олигодендроцитов,
полученных из мышиных эмбриональных стволовых клеток. (Фото: © UC Regents)
По словам доктора Дэна, это первый случай, когда ученым удалось создать OPCs с так называемыми спайковыми свойствами. Это достижение позволило им сравнить возможности спайковых и неспайковых клеток.
В экспериментах на клеточных культурах они установили, что только спайковые OPCs получали электрический импульс от нейронов; они же показали более высокую способность дифференцироваться в зрелые олигодендроциты.
Исследователи трансплантировали спайковые и неспайковые OPCs в спинной и головной мозг мышей, генетически неспособных вырабатывать миелин. Оба типа OPCs обладали способностью дифференцироваться в олигодендроциты и синтезировать миелин, но олигодендроциты из спайковых OPCs образовывали вокруг аксонов более длинную и толстую миелиновую оболочку.
«Фактически мы разработали «суперклетки» с большей способностью генерировать спайки, чем у природных клеток», – комментирует свои результаты доктор Дэн. «Это, по-видимому, дает им преимущество в созревании в олигодендроциты и в выработке более качественного миелина».
Хорошо известно, что зрелая нервная ткань человеческого организма обладает очень низкой способностью к естественной регенерации. Хотя в ней присутствуют клетки-предшественники олигодендроцитов, при заболеваниях и травмах эффективного восстановления ткани не происходит.
Доктор Дэн считает, что замена глиальных клеток предшественниками олигодендроцитов с повышенной спайковой активностью может стать более эффективной стратегией лечения нейральных травм и заболеваний, чем замена нейронов, работа с которыми, как правило, более проблематична. Обеспечение благоприятной среды для жизнедеятельности нейронов может быть наилучшим подходом к регенерации нервной ткани. Кроме того, отмечает ученый, в настоящее время признается определенная роль миелина в развитии многих заболеваний – в том числе, шизофрении, эпилепсии и бокового амиотрофического склероза, до сих пор традиционно не считавшихся миелопатиями.
Статья Jiang et al. Generation and characterization of spiking and non-spiking oligodendroglial progenitor cells from embryonic stem cells опубликована в журнале Stem Cells.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
04.09.2013