Enkel medisinformel regenererer hjerneceller
Forskere har tatt et skritt fremover i jakten på en pille som kan gjenopprette tapt hjernefunksjon gjennom hjerneslag, hjerneskader og tilstander som Alzheimers sykdom.
Forskere ved Pennsylvania State University (Penn State) i State College konverterte gliaceller til fungerende nevroner ved å bruke en kombinasjon av bare fire små molekyler.
Gliaceller kan blant annet støtte og beskytte nevroner, som er celler som utfører hjernens mentale funksjoner.
I en ny studieoppgave som nå står i tidsskriftet Stamcellerapporter, beskriver forskerne hvordan deres konverterte nevroner overlevde i mer enn 7 måneder i laboratoriekulturer.
De nye nevronene viste også en evne til å fungere som normale hjerneceller. De dannet nettverk og kommuniserte med hverandre ved hjelp av både elektriske og kjemiske signaler.
Gliaceller sprer seg etter skade
Seniorstudieforfatter Gong Chen, som er professor i biologi ved Penn State, forklarer at nevroner ikke regenereres når hjernevevet blir skadet.
"Derimot," legger han til, "gliaceller, som samles rundt skadet hjernevev, kan spre seg etter hjerneskade."
I studieoppgaven forklarer han og teamet hans hvordan gliaceller danner arr som beskytter nervecellene mot ytterligere skade.
På grunn av deres konstante tilstedeværelse blokkerer glial arr også veksten av nye nevroner og overføring av signaler mellom dem.
Tidligere forsøk på å gjenopprette nevronregenerering ved å fjerne glial arr har hatt «begrenset suksess», bemerker forfatterne av studien.
Prof. Chen mener at "den beste måten å gjenopprette tapte nevronale funksjoner" er å skape nye nevroner ut av gliacellene nær de døde nevronene.
Omprogrammering av astrocytter til nevroner
I tidligere arbeider hadde Prof. Chen og teamet hans vist at det var mulig å "kjemisk omprogrammere" en type gliacelle kalt astrocytter til nevroner ved å bruke ni små molekyler i en bestemt sekvens. Men da de utforsket hvordan man skulle oversette metoden fra laboratoriet til klinikken, skjønte de at den var for komplisert.
Så målet med den nye studien var å finne en mindre kombinasjon av molekylene som kan omprogrammere astrocytter til fungerende nevroner på en mer grei måte.
Forskerne testet hundrevis av kombinasjoner til de fant en effektiv formel bestående av "fire kjernemedisiner."
"Ved å bruke fire molekyler," forklarer første studieforfatter Jiu-Chao Yin, som er en kandidatstudent i biologi ved Penn State, "som modulerer fire kritiske signalveier i humane astrocytter, kan vi effektivt dreie menneskelige astrocytter - så mange som 70 prosent - inn i funksjonelle nevroner. ”
Teamet testet også effekten av å slippe et av de fire molekylene fra formelen. Ingen formel for tre medikamenter var imidlertid like effektiv som firemedisinversjonen. Faktisk var den beste kombinasjonen med tre medikamenter 20 prosent mindre effektiv enn den med fire legemidler.
Å bruke bare ett av molekylene var ikke nok til å omdanne astrocyttene til nevroner.
Enkelt alternativ til genterapi
Prof. Chen og hans kolleger har jobbet med å regenerere nevroner i noen tid. Før de gikk over til kjemisk omprogrammering, hadde de eksperimentert med genterapi.
Imidlertid konkluderte de med at en genterapitilnærming, som kan koste rundt $ 500 000 per person, ville være for dyr. I tillegg krever levering av genterapi sofistikerte, avanserte teknikker og ekspertise.
Prof. Chen forklarer at den viktigste fordelen med den kjemiske programmeringsmetoden er at "en pille som inneholder små molekyler kan distribueres vidt i verden, til og med nå landlige områder uten avanserte sykehussystemer."
Han og teamet hans fant også at injeksjon av de fire medikamentene i voksne mus økte generasjonen av nye hjerneceller i hippocampus, som er en region i hjernen som spiller en rolle i minnet.
Mye mer arbeid fremover
Studieforfatterne påpeker at funnene bare er et skritt fremover mot neuronregenerering i en pille. Det er fortsatt mye arbeid å gjøre med å utvikle riktig formel, spesielt når det gjelder "emballasje og levering" av de små molekylene.
I tillegg til å bekrefte effektiviteten, må forskerne også utforske bivirkningene og sikkerheten til stoffene.
De er imidlertid sikre på at deres nye formel med fire medikamenter en dag vil realisere potensialet som en enkel behandling for mennesker som mister nevronfunksjon gjennom hjerneskade, hjerneslag og nevrodegenerative tilstander som Alzheimers sykdom.
"Min ultimate drøm er å utvikle et enkelt legemiddeltilførselssystem, som en pille, som kan hjelpe hjerneslag og Alzheimers pasienter over hele verden til å regenerere nye nevroner og gjenopprette deres tapte lærings- og hukommelsesevne."
Prof. Gong Chen
