Hoe stamcelinnovatie geavanceerd neurowetenschappelijk onderzoek heeft

Een van de poortfactoren bij het bestuderen van het menselijk brein is het vermogen om onderzoek te doen naar daadwerkelijk functionerend menselijk hersenweefsel. Als gevolg hiervan worden veel wetenschappelijke onderzoeken uitgevoerd op knaagdieren als proxy voor zoogdieren. Het nadeel van deze benadering is dat de hersenen van knaagdieren verschillen in structuur en functie. Volgens Johns Hopkins bestaat het menselijk brein structureel voor ongeveer 30 procent uit neuronen en 70 procent uit glia, terwijl het muizenbrein de tegenovergestelde verhouding heeft [1]. MIT-onderzoekers ontdekten dat dendrieten van menselijke neuronen elektrische signalen op een andere manier overbrengen dan knaagdierneuronen [2]. Een innovatief alternatief is het laten groeien van menselijk hersenweefsel met behulp van stamceltechnologie.

Stamcellen zijn niet-gespecialiseerde cellen die aanleiding geven tot gedifferentieerde cellen. Het is een relatief recente ontdekking die teruggaat tot de jaren 80. Embryonale stamcellen werden voor het eerst ontdekt in 1981 door Sir Martin Evans van Cardiff University, VK, en vervolgens aan de Universiteit van Cambridge, in 2007 een Nobelprijswinnaar in de geneeskunde [3].

In 1998 werden in een laboratorium geïsoleerde menselijke embryonale stamcellen gekweekt door James Thomson van de Universiteit van Wisconsin in Madison en John Gearhart van de Johns Hopkins University in Baltimore [4].

Acht jaar later ontdekte Shinya Yamanaka van de Universiteit van Kyoto in Japan een methode om huidcellen van muizen om te zetten in pluripotente stamcellen met behulp van een virus om vier genen te introduceren [5]. Pluripotente stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot andere soorten cellen. Yamanaka won samen met John B. Gurdon de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2012 voor de ontdekking dat volwassen cellen kunnen worden geherprogrammeerd om pluripotent te worden [6]. Dit concept staat bekend als geïnduceerde pluripotente stamcellen of iPSC's.

In 2013 ontwikkelde een Europees onderzoeksteam van wetenschappers, onder leiding van Madeline Lancaster en Juergen Knoblich, een driedimensionale (3D) cerebrale organoïde met behulp van menselijke pluripotente stamcellen die 'groeiden tot ongeveer vier millimeter groot en wel tien maanden konden overleven. . [7]. " Dit was een belangrijke doorbraak aangezien eerdere neuronmodellen in 2D werden gekweekt.

Meer recent, in oktober 2018, heeft een team van door Tufts geleide wetenschappers een 3D-model van menselijk hersenweefsel laten groeien dat gedurende ten minste negen maanden spontane neurale activiteit vertoonde. Het onderzoek is in oktober 2018 gepubliceerd in ACS Biomaterials Science & Engineering, een tijdschrift van de American Chemical Society [8].

Vanaf de eerste ontdekking van stamcellen in muizen tot het kweken van 3D menselijke neurale netwerkmodellen uit pluripotente stamcellen in minder dan 40 jaar, is het tempo van de wetenschappelijke vooruitgang exponentieel geweest. Deze 3D-modellen van menselijk hersenweefsel kunnen het onderzoek bevorderen bij het ontdekken van nieuwe behandelingen voor de ziekte van Alzheimer, Parkinson, Huntington, spierdystrofie, epilepsie, amyotrofische laterale sclerose (ook bekend als ALS of de ziekte van Lou Gehrig), en vele andere ziekten en aandoeningen van de hersenen. De instrumenten die de neurowetenschap gebruikt voor onderzoek evolueren in verfijning, en stamcellen spelen een belangrijke rol bij de versnelling van vooruitgang ten voordele van de mensheid.

Copyright © 2018 Cami Rosso Alle rechten voorbehouden.

2. Rosso, Cami. "Waarom vertoont het menselijk brein een hogere intelligentie?" Psychologie vandaag. 19 oktober 2018.

3. Universiteit van Cardiff. "Sir Martin Evans, Nobelprijs voor de geneeskunde." Geraadpleegd op 23 oktober 2018 van http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Hart Bekeken. "Stamcel-tijdlijn." 2015 april-juni. Opgehaald op 23-10-2018 via https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Hoe iPS-cellen de wereld hebben veranderd." Natuur. 15 juni 2016.

6. De Nobelprijs (2012-10-08). "De Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2012 [Persbericht]. Opgehaald 23 oktober 2018 van https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Wetenschappers kweken 3D menselijke hersenweefsels." MIT Technology Review. 28 augustus 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. " Functionele en duurzame 3D menselijke neurale netwerkmodellen van pluripotente stamcellen. "ACS Biomaterials Science & Engineering, een tijdschrift van de American Chemical Society. 1 oktober 2018.