Sebuah tim peneliti asal University of Barcelona, ​​​​Institut Ilmu Saraf UB (UBneuro) dan Institut Bioteknologi Catalonia (IBEC) telah berhasil menciptakan neuron yang sangat matang pertama asal sel punca pluripoten yang diinduksi insan (iPSCs) menggunakan bahan sintetis. Temuan ini membuka peluang baru buat penelitian medis serta kemungkinan terapi buat penyakit neurodegeneratif serta cedera traumatis.

Karya yang diterbitkan dalam jurnal Cell Stem Cell , menjadi rekan penulis utama para ahli Alberto Ortega, peneliti Ramón y Cajal di Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan UB dan anggota UBNeuro, serta Zaida Álvarez, peneliti Ramón y Cajal pada Institut Bioengineering Catalonia (IBEC).

“dalam proyek ini kami telah menyebarkan matriks sintetik baru yg meniru aneka macam aspek matriks ekstraseluler sumsum tulang belakang mamalia, termasuk topografi, komposisi kimia, dan yg terpenting, dinamika molekul tinggi. Fitur terakhir ini belum pernah diuji sebab tingginya kompleksitas teknis yang diperlukan buat menganalisisnya, dan sepertinya sangat penting untuk mengatur aneka macam fungsi neuron manusia secara in vitro , termasuk adhesi, migrasi, kelangsungan hayati, serta pematangan fungsional,” kentara Profesor Alberto. .Ortega, berasal Departemen Patologi serta Terapi Eksperimental UB.

“Matriks ini dapat membantu memecahkan batasan historis untuk memodelkan penyakit neurodegeneratif dari neuron manusia yg berasal asal sel punca, karena sistem ini biasanya menyajikan tingkat pematangan terbatas yg tidak melampaui fase janin serta bayi”, istilah peneliti UB tersebut.

Zaida Álvarez membagikan bahwa ini ialah pertama kalinya “mematangkan neuron yang berasal dari iPSC insan menggunakan matriks sintetik.” “Platform ini -menyebutkan peneliti- akan memungkinkan laboratorium mempunyai neuron insan yang matang untuk menyelidiki berbagai penyakit saraf dan membuatkan terapi baru”.

sampai waktu ini, dimungkinkan buat membentuk neuron dari sel punca pluripoten yg diinduksi, namun neuron ini menunjukkan tingkat kematangan fungsional yg tidak mencukupi, mirip menggunakan neuron di termin awal perkembangan. Ini membatasi kemampuan mereka buat menelaah penyakit neurodegeneratif, karena neuron dewasalah yang mengalami degenerasi. Pematangan neuron yang tidak efisien yang dibedakan asal iPSC sebagian ditimbulkan sang kurangnya sinyal yg ditemukan pada lingkungan neuron, matriks ekstraseluler.

Matriks ekstraseluler dan molekul penari

Matriks ekstraseluler sangat krusial buat perkembangan sel di laboratorium, karena memberikan dukungan struktural, mengatur pensinyalan serta diferensiasi sel, menjaga integritas sel, serta menyediakan lingkungan yg cocok buat pertumbuhan sel. buat membentuk balik matriks ekstraseluler dan mencapai pematangan serta fungsi yg mirip menggunakan neuron dalam sistem saraf pada syarat fisiologis, para peneliti menggunakan apa yg dianggap molekul menari, sebuah teknik revolusioner yg diperkenalkan tahun kemudian sang Zaida Álvarez dan Samuel I. Stupp, seseorang profesor Northwestern University. (Amerika serikat).

Langkah pertama artinya membedakan iPSC insan sebagai neuron motorik serta kortikal buat kemudian menempatkannya di serat nano yang terdiri dari molekul penari. menggunakan demikian, para pakar mengamati bahwa kapasitas pensinyalan serta percabangan neuron sudah semakin tinggi, yang memungkinkan mereka membentuk hubungan sinaptik yg lebih baik satu sama lain.

Para peneliti percaya bahwa dengan memajukan usia neuron dalam kultur sel, eksperimen dapat ditingkatkan buat lebih memahami penyakit yang muncul belakangan. “memiliki neuron yang matang pada laboratorium sangat penting buat memajukan pemahaman penyakit neurodegeneratif, mirip penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson atau amyotrophic lateral sclerosis (ALS), serta pada pengembangan terapi yang efektif serta aman”, komentar Alberto Ortega .

keterampilan menari yang sinkron

buat menumbuhkan neuron dewasa, para peneliti menggunakan serat nano yg terdiri dari molekul menari, bahan yg dikembangkan Zaida Álvarez di lab Stupp menjadi pengobatan potensial buat cedera tulang belakang akut. pada penelitian sebelumnya yg diterbitkan pada jurnal Science , Zaida Álvarez menemukan cara mengganti konvoi molekul sehingga mereka bisa menemukan serta terhubung menggunakan lebih efisien ke reseptor sel yg bergerak konstan.

pada studi baru, Zaida Álvarez dan Alberto Ortega menemukan bahwa nanofibers dengan gerakan molekul yang lebih tinggi mengakibatkan perbaikan dalam kultur neuron manusia. dengan kata lain, neuron yang tumbuh pada bahan sintetik yang lebih dinamis ini menunjukkan kematangan yg lebih akbar, agregasi yg lebih sedikit, dan pensinyalan yang lebih intens.

“Kami pikir ini bekerja karena reseptor beranjak sangat cepat pada membran sel dan molekul pensinyalan pada perancah kami juga bergerak sangat cepat,” kentara Samuel I. Stupp, Direktur Institut BioNanoteknologi Simpson Querrey (SQI) dan Profesor Terhormat Severo Ochoa di IBEC.

sebagai bagian berasal penelitian, mereka merogoh sel kulit dari pasien ALS dan mengubahnya menjadi neuron motorik khusus pasien, jenis sel yang terkena penyakit neurodegeneratif ini. Neuron ini dibiakkan selama 2 bulan pada bahan sintetik buat berbagi ciri penyakit ALS.

“Ini tidak hanya memberikan ventilasi baru buat menelaah ALS, tetapi sistem ini jua dapat dipergunakan buat mengkaji serta menguji terapi potensial di penyakit saraf lainnya,” kata Evangelos Kiskinis, profesor neurologi dan ilmu saraf di Fakultas Kedokteran Feinberg di Universitas Northwestern. serta Penyelidik Robertson di New York Stem Cell Foundation.

Mencari seni manajemen terapi baru

Berkat bahan sintetik, neuron yg sangat fungsional ini bisa ditransplantasikan ke pasien yg kehilangan neuron – sebab cedera atau penyakit – yg bisa mengembalikan kognisi atau sensasi yg hilang. sebab sel awal dapat asal berasal pasien yang sama, neuron yang diturunkan serta ditransplantasikan tidak akan membentuk penolakan.

pula berpartisipasi dalam penelitian ini merupakan Kohei Sato, seorang peneliti pada Fakultas Ilmu dan Teknologi Kehidupan Institut Teknologi Tokyo, serta Elisabeth Engel, peneliti primer dari Biomaterial untuk grup terapi regeneratif di IBEC.