Yazarların beyan edecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

kortikal nöron: hücre tabanlı tedaviler laboratuvar gelişmeler geçiş

Cortical Neurogenesis: Transitioning from Advances in the Laboratory to Cell-Based Therapies

Kortikal nöron: Hücre Tabanlı Tedaviler Laboratuvar gelişmeler geçiş

Benim adım Arnold Krickstein. Buradaki UCSF Rejeneratif Tıp Enstitüsü'nün direktörüyüm ve ilgi alanım gelişimsel nörobiyolojidir. Özellikle, kortikal gelişimin erken aşamalarıyla yakından ilgileniyoruz; nöral kök ve progenitor hücreleri inceleyerek, bu hücrelerin nöronları nasıl ürettiklerini, bu nöronların nasıl göç ettiğini ve özellikle kortekste gelişmekte olan beyinde devreleri oluşturmaya nasıl başladıklarını çalışıyoruz.İn utero elektroporasyonun gelişi, SDO ve meslektaşları tarafından tanıtılan, beyin gelişiminin erken aşamalarının incelenmesi açısından dönüştürücü teknolojilerden biri olduğunu düşünüyorum; çünkü bu yöntem, çok çeşitli genler için fonksiyon kazanımı ve kaybı deneyleri yapmanıza olanak tanır. Bunu, erken kortikal gelişim sırasında nöronları oluşturan nöral kök ve progenitör hücrelere bu genleri doğrudan aktararak nispeten basit bir şekilde gerçekleştirebilirsiniz. Teknikle aslında sadece, embriyonik aşamadaki bir hayvana plazmit formundaki DNA'nın serebral ventriküllere enjekte edilmesi ve ardından, bu plazmitleri ventrikül duvarını döşeyen ve daha sonra nöronlar ile nihayetinde glial hücreler üreten radyoglial nöroepitelyal tipi hücrelerin içine iten kısa süreli bir elektrik akımı uygulanması söz konusudur.Ve bu, belirli genlerin ekspresyonunu azaltabilen veya baskılayabilen kısa müdahale eden RNA'ların kullanımıyla gerçekleştirilebileceği gibi, belirli gen ürünlerini doğrudan aşırı eksprese etmek şeklinde de olabilir. Bu deney setlerinin her ikisi de gelişmekte olan beyin üzerindeki tamamlayıcı etkileri inceler. Hedef moleküller, beyin gelişiminin erken aşamalarında yer alan veya sinaptik gelişim ya da olgunlaşma aşamalarında daha sonraki dönemlerde rol oynayan hemen hemen her şeyi kapsayabilir.Bu tekniğin ortaya çıkışı, gelişmekte olan beyin üzerine yapılan çalışmalar üzerinde halihazırda büyük bir etki yaratmış olup yakın gelecekte daha da büyük bir etki yaratma vaadi taşımaktadır. Ventrikül boyunca uzanan ve nihayetinde beyindeki tüm nöronları ve glial hücreleri oluşturan hücreler, nöroepitelyal hücreler olarak başlarlar. Ancak, nöronların gelişmeye başladığı zamanlarda, bu hücreler radial glial hücre olarak bilinen bir tür glial hücreye dönüşürler veya dönüşmeye başlarlar.Kan damarlarıyla özel temaslar kurarlar ve genç nöronların göçüne rehberlik ederler. Ve yaklaşık o zamanlarda, farklı tipte ilginç bir bölünme seti gerçekleştirmeye başlarlar. Kendi kopyalarını daha fazla ürettikleri, yani her bölündüklerinde iki radyal glial hücre oluşturdukları bir tür simetrik progenitör bölünmesi yaparlar.Ayrıca, bölündükleri ve kendilerini yeniledikleri, her hücre döngüsünde nörona dönüşen bir yavru hücre oluşturdukları asimetrik nörojenik bölünmeler de yaparlar. Ancak, yavru hücrelerin farklı olduğu anlamda asimetrik olan çok ilginç bir üçüncü bölünme tipi gerçekleştirdikleri de ortaya çıkmıştır. Bunlardan biri kendini yenileyen bir radyal glial hücre, diğeri ise farklı bir öncül hücre türüne dönüşür.Buna, ventrikülden uzaklaşan ve ardından genellikle subventriküler zon olarak bilinen farklı bir proliferatif bölgede bölünen ara progenitör diyoruz. İn utero elektroporasyon yöntemi, bu farklı bölünme türlerini gerçekleştirdikleri aşamalarda, knockdown veya overexpression DNA'larının radyoglial hücrelere aktarılması için kullanışlı bir yoldur. Ayrıca, soy hattı markörü olarak yeşil floresan protein eksprese eden bir retrovirüs kullanıyoruz; bu retrovirüs markörünü aynı yaşlardaki embriyoların ventriküllerine enjekte ederek, bireysel olarak işaretlenen bu hücrelerin bölünüp kız hücre klonları oluştururken izledikleri kaderleri takip edebiliyoruz.Dilim kültürlerinde yaptığımız zaman atlamalı görüntüleme ile, bu hücrelerin kortekse göç ederken izledikleri nihai kaderlerini takip edebilir veya izleyebiliriz. Bir süredir ventriküler zonun, gelişmekte olan beyindeki nörojenezin birincil kaynağı olduğu düşünülüyordu; ancak subventriküler zonun, en azından embriyoda, önemli miktarda nörojenez kaynağı olduğu giderek daha fazla kabul görmeye başlamıştır. Tespit ettiğimiz ise, subventriküler zonda, ventriküler zondaki radyal glia hücrelerinden köken alan ara progenitörlerin oraya göç ettiği ve ya daha fazla kendi kendini yenileyen ara progenitör üretmek için ya da kortekse göç edecek nöron çiftleri üretmek için simetrik bir terminal bölünme yoluyla simetrik bir şekilde bölündükleri olduğudur.Böylece subventriküler zon, embriyonik veya gelişmekte olan beyinde nörojenez açısından oldukça önemli ve ilgi çekici bir bölge olduğu ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, bu ara progenitör hücreler, söz konusu subventriküler zonda bulundukları süre boyunca multipolar hücrelere dönüşürler ve görünüşe göre bu zon içerisinde tanjansiyel olarak hareket etme yeteneğine sahiptirler. Bu durum, örneğin bir süre önce Walsh ve S Cepco tarafından gelişmekte olan kortekste, hücrelerin kaderlerini işaretlemek için yine retrovirüsler kullanılarak gerçekleştirilen önceki çalışmalarda gözlemlenen hücre klonlarının dağılımını açıklayabilir.Örneğin, görüldüğü üzere nörogenez veya nöronal migrasyonda rol oynayan bir dizi ilginç gen bulunmaktadır. Laboratuvarımızda, bilinen gap junction kanallarının oluşumunun temelini teşkil eden bağlantılar olan gap junction proteinlerini inceledik. Ancak ilginç olan şu ki, radial glia boyunca migrasyon yapan hücrelerin bu gap junction'ları birer iletişim kanalı olarak değil, aslında nöronların ve migrasyon yapan hücrelerin radial fiberlere fiziksel olarak tutunmasını sağlayan adhezyon molekülleri olarak kullandıklarını keşfettik.Ve bu çalışmalar, aslında belirli bağlantıların ekspresyonunu azaltan siRNA'lar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Örneğin, radyoglial hücreler ile bunların yavru nöronları ve ara progenitör hücreleri tarafından çok yüksek düzeyde eksprese edilen bağlantı 43 gibi. Fetal beyinden türeyen sözde yetişkin kök hücrelerin çoğu, aslında muhtemelen, örneğin bFGF gibi doğru büyüme faktörleri ilele tedavi edildiklerinde kültürde genişletilebilen radyoglial hücrelerdir.Ancak bu radyal glia hücrelerinin yanı sıra, ara progenitörler de kök hücre araştırmaları için oldukça ilgi çekici bir hedef olabilir; çünkü bunların aslında çok kısıtlı bir hücre tipinde nöronlar ürettiğine inanıyoruz. Dolayısıyla, örneğin çok spesifik bir nöronal hücre tipinden çok sayıda üretmeyi içeren bir stratejide, söz konusu hücre tipini oluşturmaktan sorumlu olan ara progenitör hücreleri tanımlayabilmek ve izole edebilmek; çok çeşitli farklı hücre tipleri üretebilecek olan radyal glia hücrelerini genişletmekten muhtemelen çok daha iyi bir yaklaşım olacaktır. Nitekim in vitro olarak gerçekleştirilen çalışmalarda, embriyonik kök hücre hatları genişletilip ardından bu embriyonik kök hücre kaynaklarından tekil nöronlar üretildiğinde, bu hatların çoğunun nöronları üretmeden önce zorunlu olabilecek epitel benzeri veya radyal glia benzeri bir evreden geçtiği görülmektedir.Örneğin, Austin Smith tarafından nöronlar veya nöral kök hücreler üretmek için kullanılan protokoller aslında radyal glia hücrelerine çok benzer. Kinetik nükleer migrasyona uğrarlar. Radyal glial transkripsiyon faktörlerini ve marker ekspresyonlarını sergilerler ve tıpkı radyal glia hücrelerinin yaptığı şekilde nöronlar ve astrositler üretirler.Benzer şekilde, Loren Ser ve diğerleri insan embriyonik kök hücrelerini kullanmışlar ve bu hücrelerin, gerçek anlamda nöronlar oluşturmadan önce in vitro ortamda nöroepitelyal tipte bir yapıya, bir nevi rozetlere kendi kendilerine organize olduklarını saptamışlardır. Burada da söz konusu rozetler, büyük ölçüde radial glia hücrelerine benzeyen hücrelerden oluşmaktadır. Dolayısıyla, bu radial glia hücrelerinin bir tür nöral kök hücre olduğu fikrinin, bu tür in vitro kanıtlarla desteklendiğini düşünüyorum.Böylece nörogenez başlangıcından önce, tüm ventriküllerdeki ventriküler zon boyunca ve hatta omuriliğin tamamında zaten bölgesel bir örüntü oluşumu gerçekleşir. Belirli bölgelerde eksprese edilen bu örüntü genleri, muhtemelen orada üretilen yavru hücrelerin kaderlerini şimdiden kısıtlamaktadır. Örneğin, eksitatör piramidal hücreler üretmek isterseniz, dorsal kortikal radyal glia bu hücre tipini üretir; eğer internöronlar üretmek isterseniz, bu internöronları üreten gangliyon eminens hücrelerini veya oligodendrositler için ilgili hücreleri kullanmanız gerekebilir.Dolayısıyla, kök hücre araştırmalarında bir hastalığı tedavi etme stratejiniz, belirli bir tipteki internöron veya belirli bir tipteki eksitatör projeksiyon hücresinden çok sayıda hücre oluşturmayı içeriyorsa; nörogenez ile bu farklı beyin bölgeleri arasındaki farklılıkları ortaya çıkarmaya başlayan gelişimsel çalışmalar, muhtemelen hücre yerine koyma tedavileri gibi amaçlarla belirli bir hücre tipindeki nöronları çoğaltma stratejileri tasarlamak için nihayetinde kullanılabilecek ipuçları sağlayacaktır. Rejenerasyon veya rejeneratif tıp terminolojisi aslında organları yeniden üretme yeteneğini çağrıştırmaktadır. Ve sanırım halkın çoğu, kök hücreleri hasarlı dokulardaki hücreleri değiştirmek için bir yöntem olarak görmektedir.Ancak aslında, kök hücre araştırmalarından ortaya çıkması muhtemel ilk tedavilerin, kök hücrelerin belki de daha yaratıcı, başka yollarla kullanımını içereceğini düşünüyorum. Örneğin, kök hücre araştırmalarının ve bir laboratuvarın, hastalıkları laboratuvarda fare hücreleri yerine insan hücreleri kullanarak modellediği yüksek verimli yöntemlerle ilaç taraması yapmanıza olanak sağlaması. Hücre tedavileri açısından ise, büyük ölçüde, hatta aslında kullanımının başladığını düşünüyorum ki, bazı kök hücrelerin yaralanma veya hastalık bölgelerine göç etme yeteneğinden yararlanarak bir taşıyıcı araç olarak kullanılması; örneğin bir gen, bir gen ürünü veya eksik bir enzim gibi bir yükü hedef bölgeye iletmesi.Hücrelerin mevcut organ yapılarına entegre olmasını gerektirmeyen uygulamaların, kanaatimce daha kolay ulaşılabilir hedefler olduğunu düşünüyorum. Ve hücresel tedavilerin ilk örneklerinden bazıları, gerçek bir hücre yenilemesinden ziyade bu yaklaşımı içerebilir. Öte yandan, NIH fonlarının çok az sayıda insan embriyonik kök hücresi dışındakilerin kullanımına yönelik mevcut federal kısıtlamalar, alan üzerinde gerçekten engelleyici bir etki yarattı.Bu durum, bazı genç araştırmacıların alandan uzak kalmasına neden oldu ve diğerlerinin, embriyonik kök hücrelerin laboratuvar ortamındaki potansiyel faydalarını gerçekten keşfetmelerini engelledi. Bu kısıtlamaları esnetmeye yönelik girişimler oldu. İzleyicilerinizin çoğu muhtemelen biliyordur ki, başkan bir tasarıyı veto etti ve muhtemelen, üzgünüm, bir diğerini daha veto etmek üzere.Umudumuz, bu politikaların değişmesi ve 2001 yılından önce oluşturulan orijinal hatlara kıyasla çoğunun avantajları olan, yeni geliştirilmiş çok çeşitli kök hücre hatlarını incelemek için NIH finansmanını kullanmanın mümkün hale gelmesidir. Ancak, finansman üzerindeki bu yasak kaldırılsa bile, bu durum muhtemelen en azından başlangıçta bu tür araştırmaların finansmanında hemen bir artışa yol açmayacaktır. Ve örneğin, Kongre'de teklif edilen bu yasa tasarısı bir finansman veya ödenek tasarısı olmadığı için, bizler gibi araştırmacıların, sözde onaylı ve onaylanmamış hatlarla yapılan çalışmaları aynı araştırma alanında, aynı laboratuvarda, aynı ekipmanları kullanarak veya bazı ortak kaynakları paylaşarak yürütmelerini kolaylaştırmak açısından bir etkiye sahip olacaktır.Tüm bunlar önemli bir gelişme olurdu, ancak bu tür faaliyetler için araştırma dolarları şeklinde gerçek bir destek akışının gerçekleşmesi pek olası görünmüyor. Bunun için, Kaliforniya'daki araştırmacılar için büyük bir avantaj olan eyalet fonları da dahil olmak üzere özel kaynaklara güvenmeye devam edeceğimizi düşünüyorum. Kaliforniya'nın yanı sıra New York, Connecticut ve Massachusetts gibi diğer eyaletler de benzer adımlar atmakta ve yakında kendi eyalet düzeyindeki kök hücre araştırması girişimlerini finanse edecekler.Ve NIH politikasının yakında değişip değişmeyeceğine bakılmaksızın, bunun öngörülebilir gelecek boyunca bu alandaki araştırmaları yönlendiren önemli bir itici güç olacağını düşünüyorum.

Kortikal nöron: Hücre Tabanlı Tedaviler Laboratuvar gelişmeler geçiş

Bu makalede

Açıklamalar

Yeniden basım ve izinler

Etiketler