Как стимулировать в головном мозге работу нейронов, полученных из стволовых клеток?

Исследователи и пациенты ждут дня, когда стволовые клетки можно будет использовать для замещения отмирающих нейронов при болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных состояниях. В настоящее время биологи способны получить нейроны и другие клетки мозга из стволовых клеток, однако, получение нейронов, которые обладали бы определенными функциями после пересадки хозяину, является более сложной задачей.

Сотрудники Медицинского Исследовательского Института Сэнфорд-Бернхам *(Sanford-Burnham Medical Research Institute, США) обнаружили способ стимуляции нейронов, полученных из стволовых клеток, для поддержания когнитивной функции после их пересадки в уже существующую нервную сеть головного мозга.

Результаты работы опубликованы в Journal of Neuroscience.

«Мы впервые показали, что эмбриональные стволовые клетки, запрограммированные в направлении формирования нейронов, способны интегрироваться в существующие схемы мозга и активизировать паттерны электрической активности, необходимые для сознания и активности нервных сетей», - рассказывает руководитель исследования Стюарт А. Липтон (Stuart A. Lipton), клинический невролог, доктор медицины и философии.

Научная группа по руководством Липтона трансплантировала нейроны, полученные из стволовых клеток, в гиппокамп (центр обработки информации в головном мозге) грызунов. Затем ученые специфически активировали трансплантированные нейроны методом оптогенетической стимуляции – относительно новой методики, разработанной для контроля над поведением клеток в живых тканях и организмах животных.

Для установления того, будут ли пересаженные и активированные нейроны включаться в работу головного мозга, Липтон и его команда измерили высокочастотные колебания в существующих нейронах, находящихся на удалении от трансплантированных. Исследователи обнаружили, что пересаженные нейроны запускают высокочастотные колебания в существовавших ранее нейронах. Высокая частота колебаний нейронов наиболее эффективна, поскольку связана с повышенной продуктивностью сенсомоторных и когнитивных процессов.

Таким образом, исследователи установили, что трансплантированные нейроны человека не только проводят электрические импульсы, но и возбуждают в соседних нейронных цепях активность с такой же скоростью, как и в нормальном функционирующем гиппокампе.

Перспективы использования новой технологии в терапии кажутся многообещаюшими.

«В скором времени мы сможем восстановить активность мозга и, следовательно, моторную и когнитивную функцию, пересаживая легко управляемые нервные клетки, полученные из эмбриональных стволовых клеток», - поясняет Липтон.

Изображение нервной сети. Исследователи обнаружили способ стимуляции нейронов, полученных из стволовых клеток, для выполнения когнитивной функции после трансплантации в существующую нервную сеть. (фото: © nobeastsofierce / Fotolia)

По материалам Sanford-Burnham Medical Research Institute

Оригинальная статья:
J. C. Pina-Crespo, M. Talantova, E.-G. Cho, W. Soussou, N. Dolatabadi, S. D. Ryan, R. Ambasudhan, S. McKercher, K. Deisseroth, S. A. Lipton. High-Frequency Hippocampal Oscillations Activated by Optogenetic Stimulation of Transplanted Human ESC-Derived Neurons. Journal of Neuroscience, 2012; 32 (45): 15837 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3735-12.2012