Kuidas tüvirakkude innovatsioonil on arenenud neuroteaduste uurimine

Inimese aju uurimisel on üks väravateguritest võime uurida inimese aju tegelikku toimimist. Selle tulemusel viiakse läbi palju teaduslikke uuringuid näriliste kui imetajate volikirja kohta. Selle lähenemise puuduseks on see, et näriliste aju struktuur ja funktsioon on erinevad. Johns Hopkinsi sõnul on inimese aju struktuurilt umbes 30 protsenti neuroneid ja 70 protsenti gliat, samas kui hiire ajus on vastupidine suhe [1]. MIT-i teadlased avastasid, et inimese neuronite dendriidid kannavad elektrilisi signaale teisiti kui näriliste neuronid [2]. Uuenduslik alternatiiv on inimese ajukoe kasvatamine tüvirakkude tehnoloogia abil.

Tüvirakud on spetsifitseerimata rakud, mis põhjustavad diferentseerunud rakke. See on suhteliselt hiljutine avastus, mis pärineb 80-ndatest. Embrüonaalsed tüvirakud avastas esmakordselt 1981. aastal Sir Martin Evans, Suurbritannia Cardiffi ülikool, seejärel Cambridge'i ülikool, 2007. aastal Nobeli meditsiini laureaat [3].

1998. aastal kasvatasid isoleeritud inimese embrüonaalsed tüvirakud laboris James Thomson Madisoni Wisconsini ülikoolist ja John Gearhart Baltimore'i Johns Hopkinsi ülikoolist [4].

Kaheksa aastat hiljem avastas Shinya Yamanaka Jaapani Kyoto ülikoolist meetodi hiirte naharakkude muundamiseks pluripotentseteks tüvirakkudeks, kasutades viirust nelja geeni sissetoomiseks [5]. Pluripotentsetel tüvirakkudel on võime areneda teist tüüpi rakkudeks. Yamanaka võitis koos John B. Gurdoniga Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia 2012 avastuse eest, et küpseid rakke saab ümber programmeerida pluripotentseteks [6]. Seda kontseptsiooni nimetatakse indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks ehk iPSC-deks.

2013. aastal töötas Euroopa teadlaste uurimisrühm Madeline Lancasteri ja Juergen Knoblichi juhtimisel välja kolmemõõtmelise (3D) ajuorganoidi, kasutades inimese pluripotentseid tüvirakke, mis „kasvasid umbes nelja millimeetri suuruseks ja võisid ellu jääda kuni 10 kuud . [7]. " See oli suur läbimurre, kuna varasemaid neuronimudeleid kultiveeriti 2D-s.

Hiljuti, 2018. aasta oktoobris, kasvatas Tuftsi juhitud teadlaste meeskond 3D-mudeli inimese ajukoest, millel oli spontaanne närviaktiivsus vähemalt üheksa kuud. Uuring avaldati 2018. aasta oktoobris aastal Ameerika Keemia Seltsi ajakiri ACS Biomaterials Science & Engineering [8].

Alustades tüvirakkude avastamisest hiirtel kuni inimese 3D närvivõrkude mudelite kasvatamiseni pluripotentsetest tüvirakkudest vähem kui 40 aasta jooksul, on teaduse edasiliikumise tempo olnud eksponentsiaalne. Need 3D inimese ajukoe mudelid võivad aidata edendada Alzheimeri, Parkinsoni, Huntingtoni, lihasdüstroofia, epilepsia, amiotroofse lateraalskleroosi (tuntud ka kui ALS või Lou Gehrigi tõbi) ning paljude teiste aju haiguste ja häirete uute ravimeetodite avastamist. Vahendid, mida neuroteadused uurimistöös kasutavad, arenevad keerukuses ja tüvirakkudel on oluline roll progressi kiirendamisel inimkonnale kasuks.

Autoriõigus © 2018 Cami Rosso Kõik õigused reserveeritud.

2. Rosso, Cami. "Miks inimaju näitab kõrgemat intelligentsust?" Psühholoogia täna. 19. oktoober 2018.

3. Cardiffi ülikool. "Sir Martin Evans, Nobeli meditsiinipreemia." Laaditud 23. oktoobril 2018 aadressilt http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Südamevaated. "Tüvirakkude ajaskaala." 2015 aprill-juuni. Välja otsitud ajavahemikul 10-23-2018 aadressilt https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Kuidas iPS-rakud muutsid maailma." Loodus. 15. juuni 2016.

6. Nobeli preemia (2012-10-08). „Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia 2012 [Pressiteade]. Laaditud 23. oktoobril 2018 aadressilt https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Teadlased kasvatavad 3D-inimese ajukude." MIT tehnoloogia ülevaade. 28. august 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Jahimees, Martin; Tang-Schomer, Min D; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. ” Funktsionaalsed ja säästvad 3D inimese närvivõrgu mudelid pluripotentsetest tüvirakkudest. "Ameerika Keemia Seltsi ajakiri ACS Biomaterials Science & Engineering. 1. oktoober 2018.