Yeni spinal nöronlar glia’dan dönüştürüldü.
UT Southwestern ve Indiana Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, genetik mühendisliği kullanarak, omurilik hasarından sonra iyileşmeyi teşvik eden yeni sinir hücreleri oluşturmak için fare omuriliklerinde yara izi oluşturan hücreleri yeniden programladılar. Hücre Kök Hücresi’nde bugün çevrimiçi olarak yayınlanan bulgular, dünya çapında her yıl omurilik yaralanması yaşayan yüzbinlerce insana umut verebilir.
Bazı vücut dokularındaki hücreler, iyileşmenin bir parçası olarak ölü veya hasar görmüş hücrelerin yerini alarak yaralanmadan sonra çoğalır. Bununla birlikte, çalışma lideri Chun-Li Zhang, Ph.D. Moleküler biyoloji profesörü ve UTSW’de Biyomedikal Araştırma alanında WW Caruth Jr. Scholar, omurilik tipik olarak yaralanmadan sonra yeni nöronlar üretmez – iyileşme için önemli bir engel. Omurilik, beyin ile vücudun geri kalanı arasında bir sinyal aktarıcı görevi gördüğünden, kendi kendini onaramamanın bu iki alan arasındaki iletişimi kalıcı olarak durdurarak felce, his kaybına ve bazen yaşamı tehdit eden sonuçlara yol açtığını ekliyor. nefes almayı veya kalp atış hızını kontrol edememe gibi.
Zhang, beynin yeni sinir hücreleri üretme kapasitesine sahip olduğunu ve farklı rejeneratif yolları açmak için progenitör hücrelere güvendiğini belirtti. Bu bilgiyi ilham kaynağı olarak kullanarak, o ve meslektaşları, omurilikte yenilenme için benzer potansiyele sahip olabilecek hücreleri aradılar.
Omurilik yaralanmasının fare modeliyle çalışan araştırmacılar, normalde olgunlaşmamış nöronlarda bulunan bir belirteç için hayvanların yaralı omuriliklerine baktılar. Zhang, bu işaretin sadece omurilikte yaralanmadan sonra mevcut olmadığını, aynı zamanda onu üreten hücrelerin izini sürdüğünü söylüyor: NG2 glia adı verilen nöronal olmayan hücreler.
NG2 glia, nöronları çevreleyen yalıtkan yağ tabakasını üreten oligodendrositler adı verilen hücreler için öncü görevi görür. Ayrıca yaralanmayı takiben glial izler oluşturdukları da iyi bilinmektedir. Zhang’ın ekibi, omurilik yaralandığında, bu glia’nın, olgunlaşmamış nöronların moleküler ve morfolojik belirteçlerini geçici olarak benimsediğini gösterdi.
Araştırmacılar, NG2 glia’nın değişmesine neyin sebep olduğunu belirlemek için, yaralanmanın neden olduğu bir kök hücre proteini olan SOX2’ye odaklandı. Bu proteini yapan geni etkisiz hale getirmek için bu hücreleri genetik olarak manipüle ettiler. Manipüle edilen farelerin omurilikleri kesildiğinde, araştırmacılar yaralanmayı takip eden günlerde çok daha az olgunlaşmamış nöron gördüler, bu da SOX2’nin NG2 glia’nın bu hücreleri yapmasına yardımcı olmada önemli bir rol oynadığını öne sürüyor. Bununla birlikte, normal SOX2 seviyelerinde bile, bu olgunlaşmamış nöronlar hiçbir zaman yaralanmadan etkilenenlerin yerini alacak şekilde olgunlaşmadı.
Zhang ve meslektaşları, zıt bir yaklaşım benimseyerek, NG2 glia’nın SOX2’yi aşırı üretmesini sağlamak için farklı bir genetik manipülasyon tekniği kullandılar. Heyecan verici bir şekilde, omurilik hasarından sonraki haftalarda, bu manipülasyona sahip fareler on binlerce yeni olgun nöron üretti. Daha fazla araştırma, bu nöronların yaralı bölgeye entegre olduğunu ve beyin ve vücut arasındaki sinyalleri iletmek için gerekli olan mevcut nöronlarla yeni bağlantılar kurduğunu gösterdi.
Zhang, daha da ümit verici, diyor, bu genetik mühendisliğin omurilik yaralanmasından sonra işlevsel iyileşmelere yol açması. NG2 glia’larında SOX2’yi aşırı üretmek üzere tasarlanmış hayvanlar, normal SOX2 miktarları oluşturanlara kıyasla omurilik yaralanmasından haftalar sonra motor becerilerinde belirgin şekilde daha iyi performans gösterdi. Bu gelişmiş performansın nedenleri çok yönlü görünüyordu. Zhang, bu hayvanların sadece yaralanma sırasında hasar görenleri devralan yeni nöronlara sahip olmadığını, aynı zamanda yaralanma bölgesinde iyileşmeyi engelleyebilecek çok daha az yara dokusuna sahip olduklarını açıkladı.
Zhang, sonunda, araştırmacıların insan omurilik yaralanması hastalarında SOX2’yi aşırı üretmenin güvenli ve etkili yollarını keşfedebileceklerini ve yara dokusu oluşumunu azaltırken yeni nöronlarla yaralanmalarını onarmaya yardımcı olabileceklerini belirtiyor.
Zhang, “Omurilik yaralanması alanı, yeni nöronlar üreten kök hücrelerle hasarı iyileştirmeye çalışırken kapsamlı bir şekilde araştırıldı, ancak burada önerdiğimiz şey, hücreleri dışarıdan nakletmemiz gerekmeyebileceğidir” diyor. “NG2 glia’yı daha fazla SOX2 yapmaya teşvik ederek, vücut kendi yeni nöronlarını kendi içinden yeniden inşa edebilir.”
Bu çalışmaya katkıda bulunan diğer araştırmacılar arasında UTSW’den Wenjiao Tai, Lei-Lei Wang, Haoqi Ni, Chunhai Chen, Jianjing Yang, Tong Zang ve Yuhua Zou ve Indiana Üniversitesi’nden Wei Wu ve Xiao-Ming Xu bulunmaktadır.
Bu araştırma, The Welch Foundation (I-1724), the Decherd Foundation, the Texas Alzheimer Research and Care Consortium (TARCC2020), the Kent Waldrep Foundation Center for Basic Research on Nerve Growth and Regeneration ve National Institutes of Health tarafından desteklenmiştir. (NS099073, NS092616, NS111776, NS117065, NS088095, NS100531 ve NS103481).