Eine einfache Drogen-cocktail, der wandelt benachbarten Zellen beschädigte Neuronen zu funktionellen neuen Neuronen könnte potenziell verwendet werden zur Behandlung von Schlaganfall, Alzheimer-Krankheit, Hirn-und Verletzungen. Ein team von Forschern an der Penn State identifiziert einen Satz von vier oder sogar drei Moleküle umwandeln könnten Gliazellen — die bieten in der Regel Unterstützung und Isolierung für die Neuronen-in neue Neuronen. Ein Papier beschreibt den Ansatz erscheint online in der Zeitschrift Stem Cell Reports am 7. Februar 2019.
„Das größte problem für Gehirn-Reparatur ist, dass die Neuronen nicht regenerieren nach Hirnschäden, weil Sie nicht teilen“, sagte Gong Chen, professor der Biologie und Verne M. Willaman Chair in Life Sciences an der Penn State und Leiter des Forschungsteams. „Im Gegensatz dazu, Glia-Zellen, die zu sammeln, um Hirngewebe beschädigt, stark vermehren können. nach einer Hirnverletzung. Ich glaube drehen Gliazellen, das sind die Nachbarn von Toten Neuronen in neue Neuronen ist der beste Weg, um verlorene neuronale Funktionen.“
Chens team bisher veröffentlichten Forschung ist die Beschreibung einer Sequenz von neun kleinen Moleküle, die könnte direkt konvertieren menschlichen Gliazellen in Neuronen, aber die große Anzahl der Moleküle und die spezifische Sequenz erforderlich für die Programmierung der Gliazellen kompliziert der übergang zu einer klinischen Behandlung. In der aktuellen Studie, das team testete verschiedene zahlen und Kombinationen von Molekülen zu identifizieren, die einen optimierten Ansatz für die Reprogrammierung von Astrozyten, eine Art von Gliazellen in die Neuronen.
„Wir identifizierten den effizientesten chemischen Formel, die unter den Hunderten von Medikamenten-Kombinationen, die wir getestet haben,“ sagte Jiu-Chao Yin, ein student im Aufbaustudium in Biologie an der Pen State, identifiziert die ideale Kombination von kleinen Molekülen. „Durch den Einsatz von vier Moleküle modulieren, dass vier wichtige Signalwege in menschlichen Astrozyten, können wir effizient schalten menschlichen Astrozyten — so viele wie 70 Prozent-in funktionelle Neuronen.“
Die resultierenden chemisch umgewandelt Neuronen überleben können, mehr als sieben Monate in einer Kulturschale im Labor. Sie bilden robuste neuronale Netze und senden Sie Chemische und elektrische Signale miteinander, wie normale Neuronen im Gehirn.
Mit drei der kleinen Moleküle, die statt vier auch die Ergebnisse bei der Umwandlung von Astrozyten zu Neuronen, aber die conversion-rate sinkt um etwa 20 Prozent. Das team hat auch versucht, mit Hilfe nur eines der Moleküle, aber dieser Ansatz nicht induzieren Konvertierung.
Chen und sein team hatten zuvor entwickelte eine gen-Therapie-Technologie zum konvertieren von Astrozyten in funktionelle Neuronen, aber aufgrund der hohen Kosten der gen-Therapie — welche Kosten kann ein patient eine halbe million Dollar oder mehr-das team verfolgt seit mehr ökonomische Ansätze zum konvertieren von Gliazellen in die Neuronen. Das system für die Bereitstellung von gen-Therapien ist auch komplexer, erfordern die Injektion von viralen Partikel in den menschlichen Körper, in der Erwägung, dass die kleinen Moleküle in der neuen Methode können chemisch synthetisiert und verpackt in einer Pille.
„Der wichtigste Vorteil des neuen Ansatzes ist, dass eine Pille mit kleinen Molekülen sein könnte, weit verbreitet in der Welt, sogar zu den ländlichen Gebieten ohne erweiterte Krankenhaus-Systeme“, sagte Chen. „Mein größter Traum ist die Entwicklung eines einfachen drug-delivery-system, wie eine Pille, das kann helfen, Schlaganfall-und Alzheimer-Patienten rund um die Welt, um die Neubildung von Neuronen und Wiederherstellung Ihrer verlorenen lernen und Gedächtnis-Funktionen“.
Die Forscher erkennen an, dass viele der technischen Probleme, die noch gelöst werden müssen, bevor ein Medikament durch die Verwendung kleiner Moleküle verursacht werden könnte, einschließlich der Besonderheiten der Arzneimittel Verpackung und Lieferung. Sie planen ebenfalls die Untersuchung von potentiellen Nebenwirkungen dieser Ansatz in zukünftigen Studien zu entwickeln, um das sicherste Medikament Pillen. Dennoch, das Forscherteam ist zuversichtlich, dass diese Kombination von Molekülen hat viel versprechende Auswirkungen für die künftige medikamentöse Therapien zur Behandlung von Menschen mit neurologischen Störungen.
„Unsere jahrelangen Bemühungen in der Entdeckung dieses vereinfachte Droge Formel, die uns einen Schritt näher an dem erreichen unserer Träume,“, sagte Chen.
Neben Chen und Yin, den anderen co-Autoren trugen zu dieser Arbeit sind Lei Zhang, Ning-Xin Ma, Yue Wang, Grace Lee, Xiao-Yi Hou, Zhuo-Fan Lei, Feng-Yu Zhang, Feng-Ping Dong und Gang-Yi Wu von der Penn State. Diese Arbeit wurde unterstützt von den National Institutes of Health (AG045656), die Alzheimer ‚ s Association (ZEN-15-321972), und das Charles H. „Skip“ Smith Stiftungsfonds an der Penn State.