Een ster is geboren: minder bekende hersencel staat centraal

Een ster is geboren: minder bekende hersencel staat centraal

De nieuwe Salk-methode laat op efficiënte wijze menselijke astrocyten in een schaal groeien, waardoor studies naar beroerte, Alzheimer en depressie worden bevorderd

LA JOLLA - Neuronen staan ​​al lang in de schijnwerpers in de neurowetenschap - en terecht: het zijn ongelooflijk belangrijke cellulaire actoren. Maar in toenemende mate worden stervormige steuncellen, astrocyten genaamd, gezien als meer dan kleine spelers in het rijke spektakel van de hersenen.

Salk-onderzoekers rapporteerden een nieuwe methode om astrocyten uit stamcellen af ​​te leiden, waardoor brede wegen werden geopend voor onderzoek naar ziekten met ontstekingskenmerken. Het protocol, dat wordt beschreven in de uitgave van 6 juni 2017 van Stamcelrapporten, biedt een snellere en effectievere manier om astrocyten te verkrijgen voor hersenonderzoek dat doorbraken zou kunnen opleveren voor behandelingen van uiteenlopende aandoeningen zoals een beroerte, de ziekte van Alzheimer of psychiatrische stoornissen.

"Dit werk vertegenwoordigt een grote sprong voorwaarts in ons vermogen om neurologische aandoeningen in een gerecht te modelleren", zegt Salk Professor Roestige meter, houder van de Vi en John Adler-leerstoel voor onderzoek naar leeftijdsgerelateerde neurodegeneratieve ziekten en senior auteur van het artikel. "Omdat ontsteking de gemene deler is bij veel hersenaandoeningen, zou een beter begrip van astrocyten en hun interacties met andere celtypen in de hersenen belangrijke aanwijzingen kunnen geven over wat er misgaat bij ziekte."

Van astrocyten is bekend dat ze neuronen op een aantal manieren ondersteunen, van het voorzien van energie en fysieke steigers tot het opruimen van hun afval. Astrocyten hebben ook meer algemene hersenfuncties die verband houden met het reguleren van de bloedstroom en ontsteking (een marker van letsel of ziekte). Maar de huidige methoden om hun ontwikkeling te begeleiden en ze te onderscheiden van menselijke stamcellen zijn tijdrovend en functioneel beperkt. In het nieuwe artikel beschrijven de Salk-onderzoekers een efficiëntere manier om astrocyten te differentiëren die gevoelig zijn voor ontstekingen en heel erg functioneren zoals die in onze hersenen. Bovendien kunnen de Salk-astrocyten samen met neuronen worden gekweekt, waardoor onderzoekers de interacties tussen deze twee belangrijke celtypen in zowel gezonde als zieke toestanden kunnen modelleren.

Met de juiste cocktails van chemicaliën - groeifactoren genoemd - die stapsgewijs worden toegediend, kunnen menselijke pluripotente stamcellen ertoe worden aangezet zich te ontwikkelen tot elk celtype in het lichaam. Het Salk-protocol leidde pluripotente stamcellen, gedurende een periode van zes weken, eerst om generieke neurale cellen te worden en vervolgens voorlopers van astrocyten. Met verdere chemische baden differentieerden de voorlopercellen een paar weken later tot astrocyten.

"Er zijn andere methoden om astrocyten te differentiëren, maar ons protocol komt eerder aan bij ontstekingsgevoelige cellen, wat het modelleren efficiënter en eenvoudiger maakt", zegt Carol Marchetto, een senior stafwetenschapper van Salk en een van de auteurs van het artikel.

Een ander voordeel van de nieuwe methode van het Gage-lab is dat de voorlopercellen van astrocyten kunnen worden ingevroren en later naar behoefte kunnen worden uitgebreid en gedifferentieerd, waardoor onderzoekers ongeveer zes weken tijd besparen bij elk nieuw experiment.

Tests toonden aan dat de geïnduceerde astrocyten heel erg functioneerden als astrocyten geïsoleerd uit echt hersenweefsel. De in het laboratorium gecreëerde astrocyten reageerden op de neurotransmitter glutamaat en calcium op dezelfde manier als natuurlijke astrocyten. Net als typische astrocyten reageerden de in het laboratorium gegenereerde cellen ook sterk op de aanwezigheid van ontstekingsmoleculen, cytokines genaamd, door hun eigen cytokines te produceren.

Bovendien testte het team hun protocol op geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's), dit zijn volwassen cellen, meestal afgeleid van de huid, die zijn geherprogrammeerd tot een stamcelachtige staat. Het lab heeft iPSC's met succes omgezet in astrocyten die dezelfde ontstekingsgevoeligheid vertoonden als natuurlijke astrocyten, wat een belangrijke bron vormde voor het bestuderen van ziekten waarbij hersenontsteking een rol kan spelen.

"Met deze techniek kunnen we beginnen met het beantwoorden van vragen over hersenontwikkeling en ziekte die we voorheen niet eens konden stellen", zegt Gage. Het team heeft ook samen met neuronen astrocyten gekweekt die zijn afgeleid van pluripotente stamcellen, een belangrijke stap in het onderzoeken van de relatie tussen verschillende hersenceltypen en normale functie en ziekte.

"Het opwindende aan het gebruik van iPSC's is dat als we weefselmonsters krijgen van mensen met ziekten zoals multiple sclerose, Alzheimer of depressie, we in staat zullen zijn om te bestuderen hoe hun astrocyten zich gedragen en hoe ze omgaan met neuronen", zegt Krishna Vadodaria, een Salk-onderzoeksmedewerker en een van de hoofdauteurs van het artikel. Dit wordt de volgende stap in het onderzoek van het lab.

Andere auteurs waren: Renata Santos, Baptiste N. Jaeger, Arianna Mei, Sabrina Lefcochilos-Fogelquist, Ana PD Mendes, Galina Erikson, Maxim Shokhirev, Lynne Randolph-Moore, Callie Fredlender, Sonia Dave, Ruth Oefner, Conor Fitzpatrick, Monique Pena, Jerika J. Barron, Manching Ku, Ahmet M. Denli en Bilal E. Kerman van Salk; Patrick Charnay van Frankrijk Ecole Normale Supérieure; en John R. Kelsoe van de University of California, San Diego.

Het werk werd gefinancierd door Janssen Pharmaceuticals Paul G. Allen Familiestichting, Bob en Mary Jane Engman, The Stichting JPB, The Leona M. en Harry B. Helmsley Charitable Trust, Annette C. Merle-Smith, de National Institutes of Health G. Harold & Leila Y. Mathers Stichting National Cancer Institute Stichting Chapman Helmsley liefdadigheidsfonds Zwitserse National Science Foundation, Lynn en Edward Streim, de Europese Organisatie voor Moleculaire Biologie Stichting Bettencourt Schuelleren Philippe Stichting.