Wissenschaftler produzieren Serotonin freisetzende Neuronen aus menschlichen Hautzellen

Durch die Herstellung von menschlichen Serotonin-freisetzenden Gehirnzellen in einer Schale haben Wissenschaftler ein sehr nützliches Werkzeug zur Erforschung eines Aspekts der Gehirnaktivität hergestellt, der für das mentale Wohlbefinden wesentlich ist.
Mit menschlichen Hautzellen haben Wissenschaftler Serotonin-freisetzende Neuronen geschaffen, die viele der gleichen Eigenschaften wie die im Gehirn aufweisen.
Bildnachweis: Krishna Vadodaria / Salk Institute

Serotonin ist eine wichtige Chemikalie, mit der Gehirnzellen oder Neuronen miteinander kommunizieren. Es spielt beispielsweise eine Schlüsselrolle bei der Regulation von Stimmung, Appetit und Schlaf.

Serotoninanomalien wurden mit schweren Depressionen, Autismus, Schizophrenie und anderen Erkrankungen in Verbindung gebracht.

Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs) - eine Wirkstoffklasse, die zur Behandlung von Depression und anderen psychischen Erkrankungen eingesetzt wird - wirken durch die Hemmung der Reabsorption von Serotonin durch Neuronen, so dass mehr für die Weitergabe von Nachrichten zwischen ihnen zur Verfügung steht.

Nun, eine neue Studie veröffentlicht in Molekulare Psychiatrie berichtet, wie Forscher vom Salk Institut in La Jolla, CA, und andere menschliche Hautzellen nahmen und sie in Neuronen verwandelten, die einander unter Verwendung von Serotonin signalisieren.

Die Errungenschaft gibt Forschern ein neues Werkzeug, mit dem sie unser Verständnis der Mechanismen von Serotonin verbessern können, die bisher hauptsächlich aus dem Studium von Mäusen hervorgegangen sind, bemerken die Autoren.

Der leitende Forscher Rusty Gage, Professor für Genetik am Salk Institute, sagt:

"Wir können endlich anfangen, Fragen über Zellen von Menschen zu stellen, die von Depressionen und anderen Störungen betroffen sind."

In den letzten zehn Jahren war es möglich, verschiedene Arten menschlicher Zellen im Labor herzustellen. Zum Beispiel können Wissenschaftler Zellen aus einem bestimmten Gewebe nehmen, sie in pluripotente Stammzellen (iPS) umwandeln und sie dann dazu bringen, sich in verschiedene andere Arten von Zellen zu differenzieren, einschließlich Neuronen.

Induzierte serotonerge Neuronen reagieren auf SSRIs in einer Schale

Den Forschern ist es auch gelungen, Neuronen ohne Stammzellen zu produzieren - indem sie die Hautzellen direkt umprogrammieren. Aber diese Neuronen verwenden eine andere Gehirnchemikalie namens Glutamat.

Für die neue Studie verwendete das Team existierende Werkzeuge, um Vorläuferzellen zu Neuronen zu differenzieren und verwendete dann eine neue Technik, die als "lentiviraler Reporter für serotonerge Neuronen" bezeichnet wird, um die Serotonin-freisetzenden Neuronen zu trennen, damit sie identifizieren konnten, welche Gene in ihnen einzigartig aktiv waren .

Das Team identifizierte einen Cluster von sechs Gen-aktivierenden Proteinen oder Transkriptionsfaktoren - NKX2.2, FEV, GATA2, LMX1B, ASCL1 und NGN2 -, die für die Differenzierung von Serotonin-freisetzenden Neuronen aus den Hautzellen verantwortlich waren.

Sie verwendeten die sechs Transkriptionsfaktoren, um menschliche Hautzellen in serotoninfreisetzende Neuronen umzuprogrammieren, die viele der gleichen Eigenschaften aufwiesen, wie sie im Gehirn gefunden wurden.

Das Team fand heraus, dass die im Labor hergestellten Serotonin-freisetzenden Neuronen - die sie "induzierte serotonerge Neuronen" (iSNs) nennen - ebenfalls auf SSRIs reagierten wie Gehirn-Serotonin-freisetzende Neuronen.

Die Hauptautorin Krishna Vadodaria, wissenschaftliche Mitarbeiterin im Gage-Labor, kommt zu folgendem Schluss:

"Während diese Neuronen möglicherweise nicht identisch mit den serotonergen Neuronen des Gehirns sind, haben die iSNs funktionelle Eigenschaften von Neuronen, produzieren Serotonin und reagieren auf Antidepressiva in der Schale, was uns helfen wird, die serotonerge Neurotransmission bei neuropsychiatrischen Erkrankungen genauer zu untersuchen."

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