Objev ukazuje potenciál pro stárnutí mozku a terapie nemocí

Vědci z severovýchodní univerzity zjistili, že protein v lidském mozku by mohl být potenciálně použit k pěstování nových neuronů v laboratoři a zlepšení mozkových procesů postižených stárnutím nebo neurodegenerativními chorobami.

Ve své studii zveřejněné v Mechanobiologie v medicíněVědci zjistili, že protein odpovědný za vázání nervových kmenových buněk v lidském mozku, neurokadherin, také hraje klíčovou roli při stimulaci jejich diferenciace.

Neurální kmenové buňky jsou v rané fázi, nespecializované buňky, které mají schopnost rozlišit nebo vyvíjet, na různé typy neuronů a neuronální buňky centrálního nervového systému.

U dospělého lidský mozekTyto buňky se nacházejí primárně ve dvou oblastech: subventrikulární zóna-tenká vrstva buněk lemující volané prostory naplněné tekutinou Boční komora Hluboko v mozku – a subgranulární zóně. Subgranulární zóna je malá oblast v hippocampu, část mozku nezbytná pro učení a paměť.

„Se stárnutím nervové kmenové buňky neodpovídají tak, jak zvykli, když byli mladí,“ říká Rebecca Kuntz Willits, severovýchodní profesorka chemického a bioinženýrství. „Obecně jich je méně a nemusí se nutně rozlišovat tak snadno.“

Willits a McKay Cavanaugh, doktorský kandidát, studoval neurokadherin, protein nalezený na buněčných površích, který pomáhá nervové kmenové buňce držet se a komunikovat, aby pochopil, jak to ovlivňuje tyto buňky.

„Hledali jsme způsoby, jak prostředí ovlivňuje tyto kmenové buňky, a pokud buňky interagují prostřednictvím těchto molekul (N-kadherinu), jak to můžeme mechanicky měřit.“

Konkrétně chtěli zjistit, zda by nervové kmenové buňky interagující s N-kadherinem vedly k mechanotransdukční aktivitě-to znamená, když mechanické podněty způsobují biochemické reakce, které regulují různé buněčné funkce a chování, včetně diferenciace.

Willits vysvětluje, že tento objev může mít budoucí aplikace při kontrole diferenciace nervových kmenových buněk v laboratořích za účelem urychlení růstu neuronů nebo ve vývoji injekčních materiálů, které by mohly přímo ovlivnit procesy stárnutí mozku nebo bojovat proti neurodegenerativním onemocněním.

Vědci vytvořili skleněné povrchy potažené různými množstvími laboratorních verzí přirozených N-kadherinových proteinů. Poté kultivovali indukované pluripotentní nervové kmenové buňky-nebo laboratorní nervové kmenové buňky-na těchto skleněných substrátech.

Vědci se podívali Adheze buněk;; změny tvaru, velikosti a struktury buněk; proliferace nebo multiplikace buněk; a buněčná mechanotransdukční aktivita.

Experiment odhalil, že nervové kmenové buňky se držely a přežily pouze na površích N-kadherinu. Buňky se nevázaly na jiný typ kadherinového proteinu-epiteliálního nebo e-kadherinu-také se obvykle vyskytují v subventrikulární zóně.

Vědci si všimli, že nervové kmenové buňky měly více interakcí se substráty obsahujícími vyšší koncentrace molekul N-kadherinu. Morfologie buněk se významně změnila se zvýšeným N-kadherinem-buňky a jejich jádra se zvětšovaly.

„Viděli jste, že struktura v buňce, lešení v buňce, byla změněna a v podstatě to způsobilo, že buňky vypadají jinak,“ říká Willits. „Lešení bylo silnější a body interakce byly silnější.“

Neurální kmenové buňky vyvinuly jedinečné „kruhové“ struktury vyrobené z proteinových filamentů – cytoskeletální rys, který nebyl dříve pozorován v jednotlivých nervových kmenových buňkách.

Bez jakýchkoli jiných chemických podnětů se buňky začaly rozlišit na neurony do 96 hodin.

„Obvykle, pokud bychom chtěli vyrobit neurony, přidali bychom všechny tyto chemikálie do buněk a tlačili je, aby vyrobili neurony,“ říká Willits. „Nic z toho jsme (tentokrát) neudělali.“

Experiment neběžel dostatečně dlouho, aby určil, jaký konkrétní typ neuronů tyto Neurální kmenové buňky by se stal.

Tento příběh je znovu publikován s laskavým svolením Northeastern Global News News.Northeastern.edu.