Illuminez le cerveau, et la bonne gestion de l'école de chose souvent mentionné, les scientifiques même ne sortent vraiment.
chercheurs de l'Université Emory (École de médecine de l'Université Emory) ont mis au point une technologie appelée la génétique photochimiques (de optochemogenetics) en créant une protéine luminescente sur la surface cellulaire du cerveau, de sorte que le succès des neurones du cerveau éclat.
Des centaines de millions d'années depuis la formation du cerveau, a été dans un environnement sombre, il n'a pas développé la capacité à émettre de la lumière. Eh bien, il y a des questions auxquelles il faut répondre, le résultat à la fin ce qui est de l'utilisation?
En fait, les cellules progénitrices neurales transplantées pour restaurer la fonction perdue des neurones dans le cerveau, est une réhabilitation de stratégie utile des patients victimes d'AVC espoir, mais transplantation de cellules souches est également confronté à de nombreux problèmes, en particulier les cellules progénitrices neurales transplantées ont besoin d'un certain stimulus et induction peut être réalisée pour restaurer les fonctions cérébrales endommagées.
Afin de fournir cette aide les cellules souches greffées, les chercheurs espèrent que cette version améliorée de la lumière génétique (optogénétique) technologie, sans craniotomie, de manière non invasive pour générer une stimulation lumineuse dans le cerveau, provoquant ainsi une transplantation de cellules souches neurales la croissance et la différenciation.
Dans la course expérimentale chez la souris, les chercheurs par des techniques de génie génétique, pour introduire un gène codant pour la lumière d'émission de la protéine photoréceptrice induite par la protéine et des cellules souches pluripotentes, les cellules progénitrices neurales cultivées formé cerveau de souris implanté, et en contournant la barrière hémato-encéphalique du nez un substrat de luciférase de livraison a été activée protéine produite dans la surface des cellules du cerveau d'émission de lumière stimulus pour induire sélectivement la prolifération de cellules progénitrices neurales, la différenciation.
Les résultats montrent que par rapport à la stimulation des cellules souches ne recevant pas, la nouvelle technique non invasive appelée la génétique d'implantation actiniques permettent aux cellules souches deviennent plus saines, plus de connexions de neurones formés coup le cerveau des souris est également il a montré la plus grande récupération, certains des comportements et des symptômes de l'AVC rétabli avec succès au niveau précédent.
(Source: EPFL, Human Brain Project)
Les derniers résultats publiés ce mois-ci du Journal Neuroscience.
Le premier auteur du papier, professeur titulaire à l'École de médecine Emory, Département d'anesthésiologie à l'Université de la colline plat dans une interview DeepTech a dit: « Cette étude pour qui règne après la transplantation de cellules des cellules transplantées ignorent la pratique est une percée. » Compte tenu de la lumière dans le cerveau humain est très limitée et la propagation de la source lumineuse implantable invasive, largement utilisé en génétique clinique lumière est presque improbable, photochimiques et de la génétique de cette thérapie d'intervention continue non invasive peut dire avec il y a une amélioration révolutionnaire, les résultats ont également prouvé plus d'un comportement, un certain nombre d'indicateurs de l'AVC chez les souris rétablis à des niveaux normaux.
Parmi le vent a marqué le début thérapie de cellules souches
L'AVC est l'un des plus importants facteurs de risque qui influent sur la santé humaine, ont également contribué à la première cause de décès en Chine aujourd'hui. Et les crises cardiaques et d'autres maladies ischémiques, accident vasculaire cérébral est un blocage des vaisseaux sanguins et obstruent le flux sanguin vers le tissu cérébral en raison.
Lorsque la course et la crise cardiaque, l'ischémie et l'hypoxie, respectivement, se traduira dans les neurones du cerveau et irréversible des lésions des cellules du myocarde et la mort. Pour la course, par exemple, souvent soudaine apparition, il se sont effondrés, hémiplégie, de la bouche de guingois et d'autres symptômes, avec une forte mortalité et la morbidité. Malgré la profondeur croissante de la compréhension du mécanisme de la course, mais il y a encore un manque de traitement efficace, inverser les dommages irréversibles d'accident vasculaire cérébral ischémique sur le cerveau.
Carte | accident vasculaire cérébral (Source: The Lancet)
Ces dernières années, une stratégie prometteuse avec le développement de la technologie de thérapie de régénération des cellules souches, transplantation de cellules comme la réparation des tissus et restaurer la fonction après une lésion cérébrale.
En 2006, le scientifique japonais Shinya Yamanaka (Shinya Yamanaka) deviendront des cellules somatiques avec succès dans les cellules souches pluripotentes induites (pluripotentes induites de STEMCELLS, CISP), et donc le prix Nobel 2012 de physiologie ou médecine.
En raison de sa facilité d'accès, et la différenciation pertinence clinique potentielle, la technologie des cellules souches pluripotentes induites se produit, grandement favorisé le développement des cellules souches et la médecine régénérative, en particulier, apporte un avenir prometteur pour le traitement des maladies de la régénération du système nerveux. Dans les modèles animaux d'accident vasculaire cérébral, induites par les cellules souches pluripotentes différenciées transplanté des cellules souches neurales, il a été démontré que le remplacement des cellules, un soutien nutritionnel et d'augmenter le potentiel d'amélioration fonctionnelle.
Carte | neurones iPSC dérivés (Source: uq.edu.au)
Cependant, la thérapie de cellules souches est provient pas des cellules transplantées dans le tissu endommagé, puis attendre si simple. Dans le processus de la thérapie de régénération des cellules nerveuses, les cellules progénitrices neurales transplantées de la croissance et la différenciation contrôlée et Renouez avec les circuits neuronaux existants, il est toujours pas et les défis critiques.
Comme les neurones dans le cerveau au cours du développement immature, les cellules progénitrices neurales transplantées aux cellules iPS dérivées cerveau adulte, et son sort dépend du phénotype fonctionnel du site de la greffe microenvironnement. Et le signal d'activité des cellules nerveuses résultant, est le facteur clé dans la différenciation des cellules souches neurales. Ainsi, après la transplantation de cellules souches, et une stimulation appropriée induit la maturation neuronale et la différenciation, la survie cellulaire et la plasticité neuronale et les fonctions spécifiques en saillie essentielle pour la formation.
Dans cette dernière étude, les chercheurs pensent que la stimulation sélective des cellules transplantées et restaurer micro offrent un bon environnement et les conditions peuvent être régénérés dans le tissu cérébral d'accident vasculaire cérébral et la fonction de réseau de neurones, afin de protéger et d'améliorer la survie des cellules, la différenciation , la synthèse et la sécrétion de facteurs trophiques, la formation des synapses, et les connexions réseau.
« Il suffit de mettre ces cellules dans un cerveau endommagé, puis fermer les yeux aveugle ne suffit pas. Si nous nous attendons à la différenciation des cellules souches en neurones fonctionnels, ces cellules doivent accepter leur stimulation imitate dans le cerveau, mais aussi une croissance convenable facteur et les environnements de soutien. « Le professeur Yu Shan Ping a dit.
Cerveau dit: Que la lumière soit!
Cependant, face à des neurones du cerveau complexes et délicates, veulent obtenir un contrôle précis de leur croissance et de différenciation, les scientifiques peuvent parfois ne pas commencer. Cette fois-ci, il semble nécessaire d'une technologie révolutionnaire.
En 2005, la lumière génétique (optogénétique) Laboratoire de la technologie Karl Deisseroth à l'Université de Stanford invention, il a révolutionné le domaine des neurosciences. technique optogénétiques est par des techniques de génie génétique dans un type de spécifique du gène de la protéine sensible à la lumière des cellules nerveuses, des cellules nerveuses de manière à indiquer la formation d'un canal ionique sensible à la lumière, la stimulation à différentes longueurs d'onde de canal ionique sensible à la lumière la lumière, ont une membrane cationique ou en générant le sélectif d'anions pour atteindre l'objectif de l'excitabilité neuronale sélective ou l'inhibition.
On peut dire que la technologie génétique permet aux scientifiques de la lumière que par la lumière, sera en mesure de réaliser la manipulation de milliseconde neuronale, non seulement pour une compréhension en profondeur des mystères du cerveau, les mécanismes de la maladie du système nerveux fournit un outil révolutionnaire, mais aussi pour le traitement d'une variété de maladies complexes apporté un bel avenir. techniques génétiques légères recevront également le prix Nobel est considéré comme l'un de la technologie chaude.
Carte | techniques génétiques de lumière (source: Université de Stanford)
Bien que les techniques génétiques précises pour manipuler la lumière dans un environnement de circuits neuronaux complexes activité neuronale, il offre une capacité sans précédent pour fournir de la lumière, mais encore un obstacle majeur limitant son application clinique in vivo. Lorsque le dans le test in vivo, comment la lumière est transmise au cerveau profond, il devient un défi technique placé devant des scientifiques.
Transmettre de la lumière au cerveau est actuellement la solution la plus courante, est implanté par voie chirurgicale d'une source de lumière externe couplé à une fibre optique. Cependant, ces fibres optiques implantés à long terme non seulement porter le risque d'infection et des lésions tissulaires et des expériences menées chez les animaux se déplacent librement, mais aussi augmenter le nombre d'obstacles pratiques. En raison de l'absorption et la diffusion de la lumière du tissu, la lumière externe transmise à travers l'efficacité du cerveau est très faible. En fait, la majeure partie de la lumière émise par la fibre optique implanté à l'intérieur de la pointe de fibre de 1 mm est complètement atténué.
« Technique optogénétiques est un excellent outil, mais il y a des obstacles dans les applications cliniques. » Shan Ping Yu, professeur, « transmission à fibre optique invasive, et la distance de propagation de la lumière est limitée, en particulier dans le plus large le cerveau humain ".
légère application de la génétique dans d'autres tissus tels que le cur, face à des défis similaires. Alors que le développement a besoin de moins d'outils éclairage génétique lumière (à savoir, plus sensible et redshift de protéines sensibles à la lumière) a fait des progrès, mais cette approche dans un primate non humain ou d'un patient humain pour une évolutivité encore pas clair.
À cette fin, l'École de médecine de l'Université Emory et Georgia Tech chercheurs ont développé une génétique photochimiques, en particulier, ils ont créé une protéine complexe photochimiques (de luminopsin), en tant que source de lumière alternative à activer la protéine sensible à la lumière . Cette « photoprotéine » de la vie dans les copépodes algues profondes de la mer et marines (princeps Gaussia), qui peut émettre une fluorescence sur un substrat biologique chimique luciférine CTZ (coelentérazine) existe.
Figure | luciférase (Gluc) et la fluorescéine (la CTZ) en conjonction avec la lumière, l'activation de la protéine sensible à la lumière (Chr) (Source: Shan Ping Yu)
Etant donné que cette lumière émettant de la protéine codée par le gène, et l'expression d'une manière spécifique à des cellules avec une protéine sensible à la lumière, puis, la nouvelle étude, les chercheurs ont induit par l'introduction d'un gène codant pour une protéine luminescente pluripotent des cellules souches sont ensuite cultivées à les cellules souches neurales et implantés dans la semaine de course du cerveau de la souris.
Puis, dans les deux prochaines semaines, deux fois par des chercheurs sous la forme d'administration intranasale, de fournir le cerveau de souris jour CTZ fluorescéine. Ping a souligné dans les montagnes, l'administration nasale pour contourner la barrière hémato-encéphalique, cette administration répétée non invasive est réalisable dans la pratique clinique.
CTZ rencontré lorsque aequorine, émet de la lumière nécessaire. expérience de surveillance a montré que, après l'administration CTZ environ 1 heure, zone de transplantation de cellules apparaît bioluminescence.
Et une protéine d'émission de lumière en faisant protéine exprimée à détecter simultanément l'élément de surface de cellule neuronale, puis l'extérieur à travers la distribution de substances chimiques, pour fournir la source de lumière nécessaire à la manipulation génétique dans le cerveau, cette stratégie a fait une série d'expériences chez des souris effet positif .
Carte | cellules souches greffées après stimulation de la croissance dans les neurones sains (Source: Ping Yu et al, JNeurosci 2019.)
Les résultats expérimentaux montrent que le taux de survie de la croissance et la différenciation des cellules souches neurales dans une augmentation substantielle, et de produire plus complètes des connexions nerveuses axonales, et une meilleure réponse à la stimulation électrique. Les souris membres touchés est également apparu une meilleure récupération chez les jeunes rats, accident vasculaire cérébral peut affecter les caractéristiques physiques revenus à la normale, même chez les souris plus, les symptômes d'un AVC peut être partiellement rétablie.
Pour les perspectives cliniques de cette technologie, dans les montagnes Ping a déclaré que comme caractéristiques génétiques non invasives de la technologie photochimiques, l'application clinique devrait avoir une perspective plus large. « Je pense que les effets secondaires après la sécurité nécessaire à travers des expériences, une population particulière de cellules dans le cerveau peuvent exprimer la protéine complexe photochimiques inhibiteur ou excitateur après l'administration périphérique par le biais d'une stimulation contrôlée. Bien sûr, le particulier l'effet dépend des résultats des futures études précliniques et des essais cliniques ».
