Umwandlung menschlicher Hautzellen in funktionelle Neuronen ohne Verwendung von Stammzellen

Wissenschaftler haben es geschafft, menschliche Hautzellen in funktionelle Neuronen umzuwandeln, ohne irgendeine Art von Stammzellen verwenden zu müssen, berichteten Forscher vom Columbia University Medical Center in der Zeitschrift Zelle. Dieser Durchbruch könnte wirksame Behandlungen bieten, um die Zellen von Patienten mit Alzheimer-Krankheit und anderen neurodegenerativen Erkrankungen zu ersetzen.
Die Methode, bekannt als direkte Neuprogrammierung, erzeugten Neuronen aus den Hautzellen von Individuen mit früh einsetzender (familiärer) Alzheimer-Krankheit.
Studienleiterin Asa Abeliovich, PhD, sagte, dass die induzierten Neuronen sich signifikant von denen der gesunden Probanden unterschieden, was zu einem besseren Verständnis der Entwicklung der Krankheit führte.
Vor rund 25 Jahren erkannten Forscher, dass embryonale Stammzellen nützlich sein können, um Gewebe nach Krankheit und Verletzung zu ersetzen oder zu regenerieren. Embryonale Stammzellen können sich zu jeder Art von Zelle entwickeln - sie sind pluripotent. Die Forschung an menschlichen Embryonen löste jedoch ethische Debatten aus, sodass die Forscher nach Alternativen suchten.
Im Jahr 2007 fanden Wissenschaftler heraus, wie menschliche Hautzellen genetisch so reprogrammiert werden können, dass sie zu iPS-Zellen (pluripotent stem) werden - diese sind Zellen ähnlich, die von Natur aus pluripotent sind. Trotzdem war die iPS-Technologie weiterhin ineffizient, zeitaufwändig und komplex. Pluripotente Stammzellen können ebenfalls Tumore bilden.
Im Jahr 2010 wurden die Hautzellen von Mäusen direkt in Neuronen umgewandelt, wobei Proteine ??verwendet wurden, die die Gene ein- und ausschalten (Transkriptionsregulatoren), was dazu führte, dass keine iPS-Zellen mehr erzeugt werden mussten. Dies wurde an der Stanford University gemacht.
Dr. Abeliovich und Team bauten auf dieser Arbeit auf. Sie verwendeten eine andere Kombination von Transkriptionsregulatoren sowie viele neuronale Unterstützungsfaktoren, um menschliche Hautzellen in Vorderhirnneuronen umzuwandeln. Diese induzierten Neuronen sind anscheinend die gleichen wie die normalen, sagen die Wissenschaftler - nach elektrophysiologischen Tests und Genexpressionsprofilen.
Sie zeigten, dass diese Neuronen Signale in Laborkulturen empfangen und senden können, wenn sie in das ZNS (zentrales Nervensystem) von Mäusen transplantiert werden. Die Autoren glauben, dass die induzierten Neuronen zu neuronaler Aktivität fähig sind.
Dr. Abeliovich sagte:

"Die direkte Reprogrammierung unterscheidet sich grundlegend von der Herstellung von Neuronen mit iPS-Technologien. Mit der direkten Reprogrammierung könnten Sie theoretisch die Hautzellen von jemandem nehmen und in ein paar Wochen voll funktionsfähige Neuronen für die Ersatzzelltherapie bereithalten.
Obwohl sich das Projekt noch in einem frühen Stadium befindet und noch nicht für klinische Anwendungen bereit ist, scheinen Therapien, die auf einer direkten Reprogrammierung basieren, realistischer zu sein als solche, die auf der iPS-Technologie basieren. Besonders aufregend ist, dass die direkte Reprogrammierung auf die Untersuchung und Behandlung einer Vielzahl neurologischer Erkrankungen anwendbar ist. "

Die Wissenschaftler verglichen dann aus Neuronen gesunder Zellen von gesunden Zellen mit denen von Patienten mit familiärer Alzheimer-Krankheit.

Die Autoren haben geschrieben:

Die letzteren Zellen (von den Alzheimer-Patienten) zeigten eine veränderte Verarbeitung und Lokalisierung von Amyloid-Vorläuferprotein (APP) und erhöhte Konzentration von Amyloid-beta, einer Komponente von APP (Alzheimer wird entwickelt, wenn abnorme Mengen an Amyloid-beta im Gehirn akkumulieren, schließlich tötet Neuronen.) APP wurde gefunden, um in den Endosomen der Zellen zu sammeln, zelluläre Kompartimente, die Moleküle für den Abbau oder das Recycling sortieren. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Form von Alzheimer zumindest teilweise durch abnorme endosomale Funktion verursacht wird.
Geschrieben von Christian Nordqvist