Взаимосвязанные клетки в чашке позволяют исследователям изучать заболевания головного мозга

Взаимосвязанные клетки в чашке позволяют исследователям изучать заболевания головного мозга

Используя несколько типов клеток, обнаруженных в гиппокампе мозга, исследователи Солка смоделировали, как связи между клетками нарушаются при шизофрении.

Ла-Холья. Создав несколько типов нейронов из стволовых клеток и наблюдая за их взаимодействием, ученые из Солка разработали новый способ изучения связей между клетками мозга в лаборатории. Используя технику, которая создает частичную модель мозга, команда показала, как изменяется связь между нейронами у людей, страдающих шизофренией. Работа появилась в Сотовые стволовых клеток мая 3, 2018.

«При многих психических заболеваниях есть признаки дисфункции связей между клетками», — говорит старший автор. Расти Гейдж, профессор лаборатории генетики Солка. «Но до сих пор было очень трудно изучать функциональные связи между человеческими нейронами в лаборатории».

Раньше исследователи, желающие изучить молекулярный механизм, лежащий в основе такого заболевания, как шизофрения, обычно сосредотачивались на одном типе клеток мозга и изучали, были ли изменены уровни генов или белков в пораженных клетках, или сигнальные пути, по-видимому, были нарушены. .

Команда Гейджа ранее разработала метод использования стволовых клеток человека для создания клеток зубчатой ​​извилины (DG) — ключевых нейронов в гиппокампе головного мозга, которые вызывают ряд психических заболеваний. В новой работе они адаптировали этот подход, чтобы направить стволовые клетки по другому пути развития, создав пирамидальные нейроны CA3 — клетки, которые получают сигналы от нейронов DG в гиппокампе. Полученные в результате нейроны СА3, как показала команда, имели различную молекулярную идентичность.

«Мы получали не просто один тип нейронов СА3», — говорит научный сотрудник Аниндита Саркар, первый и соавтор статьи. «Мы получили смесь, которая очень похожа на ту смесь, которую мы видим в человеческом мозгу». Более того, когда команда трансплантировала клетки в гиппокамп мыши, клетки интегрировались в уже существующие сети нейронов.

С этим подтверждением того, что новые клетки мозга были настоящими нейронами СА3, исследователи начали смешивать их с нейронами DG и изучать, как клетки взаимодействуют. Используя метод, называемый вирусным отслеживанием, который основан на склонности вируса бешенства следовать нейронным связям, они показали, что нейроны СА3 формируют физические связи как с другими нейронами СА3, так и с нейронами DG.

Наконец, команда хотела проверить, могут ли они использовать эти связанные нейроны для изучения болезней. Поэтому они повторили свои шаги, на этот раз начав с семи различных наборов клеток — трех от людей с шизофренией и четырех от здоровых людей. Они уговорили клетки вернуться к своей форме стволовых клеток, а затем создали нейроны DG и CA3. По мере взросления нейронов исследователи обнаружили, что было меньше всплесков активности от нейронов СА3, генерируемых у людей с шизофренией. Они получили аналогичные результаты, когда смешали нейроны DG и CA3 — у шизофреников были ослабленные паттерны активности и меньше сигналов между наборами нейронов.

«Есть доказательства того, что гиппокамп и клетки DG поражаются при шизофрении», — говорит Саркар. «Поэтому имеет смысл, что если клетки DG затронуты, они посылают меньше сигналов клеткам CA3».

В будущем группа Гейджа хотела бы добавить в свою модель дополнительные типы клеток, такие как нейроны СА1. Они также хотели бы изучить, как нейронные связи изменяются при других заболеваниях.

«Я думаю, что это следующий шаг в моделировании заболеваний с помощью стволовых клеток», — говорит Саркар. Мы успешно изучаем отдельные клетки в течение последних 10 лет, но со всем этим набором психических заболеваний — от депрессии до аутизма и шизофрении — мы также должны смотреть на связи».

Другими исследователями в исследовании были Арианна Мей, Апуа Пакуола, Шани Стерн, Седрик Барди, Джейсон Клуг, Стейси Ким, Неда Нешат, Хён Джун Ким, Манчинг Ку, Максим Шохирев, Дэвид Адамович, Мария Маркетто, Роберто Джаппелли, Дженнифер Эрвин, Кришнан. Падманабхан, Мэтью Штрахман и Синь Джин из Солка.

Работа и задействованные исследователи были поддержаны грантами от CIRM, Фонда Стрейма, Фонда Хелмсли, Фонда JPB, Фонда Энгмана, Национального института психического здоровья, Национального института рака, Фонда Уайтта и молодого исследователя NARSAD. Награда.