I en första studie i sitt slag har forskare vid Burnham Institute for Medical Research genetiskt programmerat embryonala stamceller (ES) för att bli nervceller när de transplanteras in i hjärnan.
Leds av Stuart A. Lipton, MD, Ph.D., professor och chef för Del E. Webb Neuroscience, Aging, and Stem Cell Research Center i Burnham, har studien banat väg för att utveckla nya behandlingar för stroke, Alzheimers, Parkinsons och andra neurologiska tillstånd.
Forskarna visade att möss som drabbats av stroke visade påtaglig terapeutisk förbättring efter transplantation av dessa celler. Ingen av mössen bildade tumörer, vilket hade varit ett stort bakslag i tidigare försök till stamcellstransplantation.
"Vi fann att vi kunde skapa nya nervceller från stamceller, transplantera dem effektivt och göra en positiv skillnader i mössens beteende. Dessa fynd kan potentiellt leda till nya behandlingar för stroke och neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons sjukdom, säger Lipton.
Tillstånd som stroke, Alzheimers, Parkinsons och Huntingtons sjukdom förstör hjärnceller, vilket orsakar tal- och minnesförlust och andra försvagande konsekvenser. Man tror att transplantation av neuronala hjärnceller skulle kunna återställa åtminstone en del hjärnfunktion, precis som hjärttransplantationer återställer blodflödet.
Innan denna forskning hade det varit problematiskt att skapa rena neuronala celler från ES-celler eftersom cellerna differentierade inte alltid till neuroner. Lipton och hans team hittade en lösning på detta problem genom att få ES-celler att uttrycka ett protein, upptäckt i hans laboratorium som kallas myocytförstärkarfaktor 2C (MEF2C). MEF2C är en transkriptionsfaktor som sätter på specifika gener som sedan driver stamceller att bli nervceller.
De använde MEF2C för att skapa kolonier av rena neuronala progenitorceller, ett utvecklingsstadium som inträffar innan de blir en nerv cell, utan tumörer. Dessa celler transplanterades sedan in i hjärnan och blev senare vuxna nervceller. MEF2C skyddade också cellerna från apoptos när de väl kommit in i hjärnan.
"För att gå vidare med stamcellsbaserade terapier måste vi ha en pålitlig källa till nervceller som lätt kan odlas, differentiera i sätt som vi vill att de ska och förbli livskraftiga efter transplantation. MEF2C hjälper denna process först genom att slå på generna som, när de uttrycks, gör stamceller till nervceller. Den sätter sedan på andra gener som hindrar dessa nya nervceller från att dö. Som som ett resultat kunde vi producera neuronala progenitorceller som differentierar till en praktiskt taget ren population av neuroner och överlever inuti hjärnan, säger Lipton.
Nästa steg var att avgöra om de transplanterade neurala progenitorcellerna blev nervceller som integrerades i det befintliga nätverket av nervceller i hjärnan.
Forskarna genomförde intrikata elektriska studier och visade att de nya nervcellerna, som härrörde från stamcellerna, kunde skicka och ta emot ordentligt electri cal-signaler till resten av hjärnan. För att avgöra om de nya cellerna kunde ge kognitiva fördelar till de strokedrabbade mössen, utförde de ett batteri av neurobeteendetester och fann att mössen som fick transplantationerna visade betydande beteendeförbättringar, även om deras prestanda inte nådde upp till den som inte hade stroke. kontrollmöss.
Dessa resultat tyder på att MEF2C-uttryck i de transplanterade cellerna var en betydande faktor för att minska de strokeinducerade bristerna.
Studien publiceras i The Journal of Neuroscience .
