Las células nerviosas derivadas de células madre humanas a menudo sirven como base para la investigación de enfermedades cerebrales. Sin embargo, estas células difieren considerablemente en su calidad y producen resultados variables. Por lo tanto, los científicos de todo el mundo buscan modelos celulares simples que conduzcan a resultados consistentescuando se repite un experimento. Los equipos de investigación de la Universidad de Bonn, la Vrije Universiteit Amsterdam y el Instituto Max Planck de Medicina Experimental en Gotinga describen un modelo derivado de células madre que consta de una sola célula nerviosa humana. Se obtuvo de células madre pluripotentescélulas a través de un método de programación de avance rápido y proporciona condiciones altamente estandarizadas para investigar las funciones de las células nerviosas. Los dos estudios se han publicado en la revista internacional Informes de celda .
Usando la reprogramación celular, las llamadas células madre pluripotentes inducidas células iPS pueden generarse a partir de una muestra de sangre o piel. Las células del cuerpo se restablecen en una etapa embrionaria y luego pueden diferenciarse aún más en una gran variedad de tipos de célulasde nuevo, como el músculo cardíaco o las células cerebrales. Las expectativas de estos polifacéticos son, en consecuencia, altas. "Las células nerviosas producidas a partir de células iPS son hoy en día la herramienta más atractiva para la investigación de enfermedades cerebrales y la investigación farmacéutica", dijo el profesor Dr. Oliver Brüstledel Instituto de Neurobiología Reconstructiva del Hospital Universitario de Bonn UKB.
Tales células nerviosas humanas derivadas de las células iPS pueden variar considerablemente. Dependiendo del método de cultivo celular y la ruta de producción elegida, reaccionan de manera muy diferente en los experimentos. "Sin embargo, estamos buscando un modelo celular que pueda producir los mismos resultadoscuando se repite un experimento ", explica el Dr. Michael Peitz del equipo de Brüstle. Después de todo, los resultados de los estudios deben verificarse estadísticamente.
Por esta razón, los científicos de UKB, junto con el Instituto Max Planck MPI para Medicina Experimental en Gotinga y la Vrije Universiteit Amsterdam, desarrollaron y probaron un modelo de cultivo celular que consiste en una sola célula nerviosa obtenida de células iPS humanas a través de unmétodo de programación celular altamente estandarizado. Este "único" se encuentra en las células gliales, que son vecinas naturales de las células nerviosas y cruciales para su mantenimiento y función.
La célula nerviosa está hablando consigo misma
La característica especial: las células cerebrales "individuales" se hablan a sí mismas porque su fibra nerviosa principal axón termina conectándose a los procesos de la misma célula nerviosa. "En principio, son neuronas individuales con un cortocircuito", explicaLa Dra. Kristina Rehbach, una de las autoras principales de los dos estudios en el Instituto de Neurobiología Reconstructiva de la UKB. Esto permite a los científicos espiar la célula nerviosa "única" que habla consigo misma.
La transmisión de señal circular entre el axón y la neurona respectiva se realiza a través de sinapsis. Estas son interfaces en las cuales las señales eléctricas provocan la liberación de sustancias mensajeras, que nuevamente conducen a impulsos eléctricos en el lado del receptor. Aquí las señales pueden amplificarse oLos científicos del MPI en Gotinga y la Vrije Universiteit Amsterdam probaron cómo se comporta este modelo unicelular en los experimentos de estimulación. Usaron tanto neuronas responsables de la excitación en el cerebro como células nerviosas inhibidoras ". Pudimos demostrar queEste modelo, que consiste en una sola célula nerviosa, produce datos altamente reproducibles en las pruebas funcionales y, por lo tanto, representa una muy buena base para experimentos de alto rendimiento ", dice el profesor Dr. Matthijs Verhage de la Vrije Universiteit Amsterdam.
varias aplicaciones
El equipo de investigación ve muchas aplicaciones posibles para el modelo de célula nerviosa "única". Puede usarse para estudiar los mecanismos de la enfermedad ". Por ejemplo, si una proteína en una sinapsis es alterada por una mutación genética, las consecuencias para la transmisión de señales puedenser observado directamente en este modelo ", dijo el profesor Brüstle. Otra ventaja es que las células iPS reprogramadas de la piel o la sangre de los pacientes pueden usarse para generar neuronas con características específicas de la enfermedad y del paciente. El modelo celular podría ser de particular interés parainvestigación farmacéutica porque es estandarizada, escalable y aplicable a una amplia variedad de enfermedades cerebrales.
"La excelente cooperación de los diversos equipos de investigación en este proyecto muestra que la combinación de tecnología de células madre y biología funcional de sinapsis abre perspectivas completamente nuevas", dice el profesor Dr. Jeong Seop Rhee del MPI de Medicina Experimental en Gotinga.Los tres equipos de investigación trabajan juntos en el proyecto europeo conjunto COSYN.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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