Изучение нарушений мозга у людей и разработка лекарств для их лечения замедлялись из-за невозможности исследовать отдельные живые клетки взрослых пациентов. В первом в своем роде исследовании, опубликованном на этой неделе в Cell Reports , команда из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете под руководством Джеймса Эбервина, доктора философии , профессора фармакологии, Шона Грейди, доктора медицины, заведующий кафедрой нейрохирургии, и Чунхён Ким, доктор философии, профессор биологии Школы искусств и наук Пенсильвании, смогли вырастить нейроны взрослого человека, пожертвованные пациентами, перенесшими операцию. Из этих клеточных культур они идентифицировали более пяти типов клеток мозга и потенциальные белки, которые каждая клетка могла бы производить.
«Мы были удивлены, что вообще смогли вырастить эти нейроны», – сказал Эбервайн. «Самая старая ткань была получена от донора, которому было за шестьдесят. Это еще более удивительно, потому что нейроны не делятся, поэтому они должны прослужить всю жизнь. Мы, наконец, можем охарактеризовать взрослые пожилые клетки из самого загадочного органа тела – центра обучения и памяти, а также сознания ».
Это направление исследований соответствует целям национальной инициативы BRAIN, в том числе переписи клеток нейронов мозга. В этих терминах характерным признаком является транскриптом клетки: те гены, которые транскрибируются в РНК для создания рабочих белков, которые различаются от клетки к клетке. «Это говорит нам о потенциале каждой клетки функционировать и отвечать», – сказал Эбервайн.
Команда использовала ткань, свободную от опухолей, у семи пациентов: у троих была удалена височная лобэктомия, в ходе которой часть височной доли была удалена, чтобы остановить эпилептические припадки, и у четверых были удалены опухоли глиобластомы. (МРТ и другие тесты не показали никаких доказательств наличия опухоли или других аномальных клеток в неопухолевых тканях, использованных для исследования.)
«Наши результаты могут помочь нам понять, как клетки изменяются в ответ на противосудорожные препараты, которые получали пациенты с эпилепсией, и как это может повлиять на лечение припадков в будущем», – сказал Грэди. «Мы также можем определить базовую повышающую и понижающую регуляцию определенных генов, которая может влиять на то, как нейроны соединяются друг с другом. Это могло бы сыграть роль в «реконструктивной нейрохирургии», где мы могли бы использовать клеточные замены для восстановления поврежденной мозговой ткани, но это еще не в испытаниях на людях ».
Лаборатория Эбервина получила образец ткани от каждого пациента и немедленно обработала его папаином, ферментом, полученным из ананаса, который расщепляет белки. Эта процедура отделяет нейроны, и из этой смеси команда вырастила живые нейроны.
Анализ отдельных клеток был проведен на более чем 300 живых клетках. На основании этого команда определила пять известных типов клеток мозга после трех недель культивирования: олигодендроциты, микроглия, нейроны, эндотелиальные клетки и астроциты.
Используя глубокое секвенирование РНК, они обнаружили более 12 000 экспрессируемых генов в клетках, включая сотни различных типов РНК, специфичных для разных типов клеток. Они также идентифицировали длинные некодирующие РНК, участвующие в регуляции многих других генов, которые коррелируют с типом клеток. Они обнаружили, что нейроны каждого пациента имели определенный профиль экспрессии генов, согласованный между клетками. «Мы пока не знаем, насколько важны такие транскрипционные иерархии, но они подтверждают важность индивидуального медицинского подхода к оценке и лечению каждого пациента», – сказал Эбервайн.
Оставить ответ