彼らは、幹細胞が脳卒中を治療するために脳に到達する方法を学習する方法を説明しています

脳震盪や脳卒中による損傷を再生する脳の能力を高めるために、幹細胞療法を使用する研究が長年にわたって行われてきました。

これまで、これらの治療は、損傷による脳の変化や、再生細胞を既存の脳回路に統合し、記憶保持や運動能力などの機能を回復することが難しいことによって妨げられてきました。

のチーム インスティトゥート メディコ サンフォード バーナム プレビーズ そして 国立デューク大学医学部、シンガポール (NUS) が雑誌『』に作品を掲載しました。細胞幹細胞「ヒト幹細胞に由来する治療の結果。

マウスに移植すると、細胞は成熟し、既存の回路に統合され、機能を回復しました。そして研究者らは、細胞を追跡し、その遺伝子発現パターンを配列決定することによって、移植された細胞がどのように運命を見出し、神経系との接続を確立するのかも明らかにした。

脳卒中やその他の形態の脳損傷に対する有望な再生医療療法が直面する最初の課題は、 実現できる環境の欠如研究者らは説明する。

したがって、発達中の脳は、ニューロンを形成し、神経系の回路を接続する幹細胞にとって歓迎的で有益な場所である一方で、脳卒中後に到着する治療用細胞は、もてなしよりも敵意に遭遇します。

「脳卒中後の成人の脳では嚢胞の形成が見られます。 あらゆる種類の炎症分子で満たされた空洞「つまり、治療用細胞が脅威に満ちた危険な沼地で泳いでいるようなものです」と、サンフォード・バーナム・プレビーズ神経疾患センター所長兼教授のスーチュン・チャン氏は言う。

「それだけでは十分でない場合、瘢痕組織は空洞を取り囲んで脳をさらなる損傷から保護するだけでなく、あらゆる再生に対する障壁も形成します。」

細胞移植

一部の細胞療法戦略家は、細胞が生き残り、成長しやすい脳の損傷領域の隣に新しい細胞を移植しようとします。

目標は、損傷した領域を避けながら時間をかけて回路を復元することです。チャン氏は、再生医療の潜在的な利点を実現するには、このトラウマを回避するのではなく、癒さなければならないと信じています。

「脳卒中になった後は、 損傷した病変は通常非常に大きく、再結合の取り組みには計り知れない困難を伴います 機能的には、脳幹と脊髄を備えた脳。

Zhang氏とチームは、脳卒中腔の過酷な環境に直接移植された治療用細胞の生存を促進する方法を開発することで、このニーズを満たすことを目指した。

科学者らは、小分子薬剤と構造タンパク質を組み合わせて使用することで、移植された細胞が生存し、損傷領域を占めるまで成長できることを発見した。

「移植された細胞が生き残ってニューロンになると、私たちは疑問に思い始めます。 これらのニューロンは瘢痕組織を通過して機能的な神経を発達させ、新しい接続を形成します。 そして、遮断された回路を再構築します」と Zhang 氏は言います。

研究者らは、細胞を移植して新しいニューロンを成長させることが可能であることを示していましたが、適切な接続が行われなければほとんど役に立たないことを知っていました。

¿彼らは破壊された橋を再建したり、どこにも通じない新しい橋を建設したりしていました。?

「成熟した脳の複雑な状況の中でも、移植されたさまざまな種類のニューロンが独自のパートナーを見つけることがわかりました」とZhang氏は言う。 「彼らは依然として非常に具体的な方法でターゲットを見つけることができます。」

移植されたニューロンの三次元再構築を行った後、科学者らは、ニューロンが神経系の接続を形成するために使用する長くて棘のある突起のパターンが、大脳皮質と脊髄の間の経路に存在する正常なニューロンで見られるパターンに似ていることを観察しました。

バーコード

次に科学者らは、これらの再生ニューロンのナビゲーション能力をより深く理解しようと努めました。彼らは遺伝子バーコードを使用して、移植された細胞を標識し、追跡しました。これらのデータは、移植された細胞の遺伝子発現プロファイルの配列決定の結果と組み合わされました。

「私たちは、細胞の種類ごとに独自のコードがあることを明らかにしました。細胞がニューロンになると、このコードは各細胞にその突起や軸索を脳や脊髄のさまざまな部分に送るように指示します」とZhang氏は説明する。

«この驚くべき現象が報告されたのは今回が初めてである。これは、適切な種類の移植細胞があれば、失われたものを修復するためにどこに行くべきか、何をすべきかをすでに知っているということを基本的に教えてくれるので、これは重要です。

研究者らは機械学習を利用して、移植細胞に由来するニューロンの 4 つのサブタイプを特定しました。各サブタイプは、軸索の成長を指示し、軸索がどの脳領域に接続するかを決定する異なる遺伝子発現を持っています。さらに、転写因子がこれらのパターンに影響を与えることも示した。Ctip2を除去することにより、軸索の投影が変化し、海馬や扁桃体との結合がさらに強化された。

有望な未来

「移植されたニューロンのこれらのサブタイプについてさらに学ぶことで、それらの投影と接続性を予測して、患者の特定の回路の再構築に適切なニューロン細胞タイプを選択できるようになります」と Zhang 氏は強調します。

同氏の意見では、これらの結果は「脳卒中やその他の深刻な神経学的症状に苦しむ何百万人もの人々を助ける細胞療法の有望な未来を開くものである」という。