Les scientifiques emploient les cellules souche embryonnaires pour réveiller le réglage latent de nerf de moteur

Dans un étalage spectaculaire des cellules souche potentielles pour guérir, une équipe des scientifiques de Johns Hopkins enregistre qu'ils ont conçu les circuits nouveaux, réalisés, plein-fonctionnants de neurone moteur - neurones s'étendant de la moelle épinière pour viser des muscles - chez les animaux adultes paralysés.

La recherche, dans laquelle des cellules souche embryonnaires de souris (ES) ont été injectées dans les rats dont virus-ont endommagé la maladie modèle de nerf de moelles épinières, prouve que de telles cellules peuvent être incitées pour retracer des voies complexes de long de développement de nerf coupées dans les mammifères adultes, les chercheurs disent.

« C'est épreuve du principe que nous pouvons reprendre ce qui se produit par stades précoces de développement de neurone moteur et l'utilisation qui au réglage a endommagé des systèmes nerveux, » indique Douglas Kerr, M.D., Ph.D., un neurologue qui a abouti l'équipe de Hopkins.

« C'est une avance remarquable qui peut nous aider à comprendre comment les cellules souche peuvent commencer à accomplir leur promesse grande, » dit Elias A. Zerhouni, directeur des instituts de la santé nationaux. « Expliquer la réfection du fonctionnement est une étape importante vers l'avant, bien que nous ayons toujours une distance grande à aller. »

Les chercheurs ont produit quelles valeurs à une recette de livre de cuisine pour remettre le fonctionnement de nerf perdu, Kerr explique. L'approche pourrait les dégâts de réglage jour des maladies telles qu'ALS (Lou Gehrig's Disease), sclérose en plaques ou myélites transverses ou de lésion de la moelle épinière traumatique, les chercheurs indiquent. « Avec de petits réglages codés aux différences dans des objectifs de système nerveux, » Kerr dit, « l'approche peut également s'appliquer aux patients présentant Parkinson ou maladie de Huntington. »

Dans un état sur l'étude, être relâché le 26 juin en ligne dans les annales de la neurologie, l'équipe de Hopkins dit que 11 des 15 rats traités ont gagné significatif, bien que partiel, guérison de la paralysie après les neurones moteurs perdants à une infection agressive avec le virus de Sindbis -- un qui, dans les rongeurs, vise particulièrement des neurones moteurs et les détruit. Les animaux ont récupéré assez de force musculaire pour porter le grammage et l'opération avec la patte de derrière précédemment paralysée.

Kerr compare l'approche au réglage électrique. La « paralysie est comme mettre en marche un interrupteur de lampe et la lumière ne s'allume pas. La connectivité est gâchée mais vous ne savez pas où. Nous avons demandé à des cellules souche d'aller où nécessaire fixer le circuit. »

Pendant une brève période après qu'un nerf meure, il laisse ce qui est essentiellement une shell vide, avec rester de substances d'échafaudage et de non-nerf. Mais avec les injections d'es au bon moment et la place, et en ajoutant les caractères indicateurs de droite, nous avons appris à remettre la « mémoire » biologique pour les neurones croissants, qui est clairement encore en place, » il avons ajouté.

Le bureau d'études de circuit de moteur combine des découvertes récentes sur la différenciation de cellule souche, une compréhension croissante du développement précoce du système nerveux, et des analyses dans le comportement du système nerveux dans la lésion traumatique, notes de Kerr.

« Comme adultes, nos cellules ne répondent plus aux caractères indicateurs de développement tôt parce que ces caractères indicateurs sont habituellement allés, » dit Kerr. « Qui est pourquoi nous ne récupérons pas bien des lésions sévères. Mais est ce ce que nous croyons que nous avons changé. Nous avons demandé ce qui était là quand les neurones moteurs étaient nés, et particulièrement ce qui a laissé des neurones moteurs s'étendre vers l'extérieur. Alors nous avons essayé de rapporter à cet environnement, en présence des cellules souche capables de s'adapter et réceptives. »

Dans l'étude, l'équipe de Kerr a traité préalablement la première fois des cultures des cellules souche embryonnaires de souris avec les facteurs de croissance qu'augmentez la survie et la spécialisation immédiate dans des neurones moteurs. Ajouter l'acide rétinoïque et la protéine sonique de hérisson -- agents qui dirigent des cellules pendant les premières semaines de la durée assumer les places correctes dans la moelle épinière -- a préparé les cellules révisées d'es pour le circuit de neurone moteur qui démarre dans la moelle épinière. Puis, des cellules souche ont été introduites dans les moelles épinières des rats paralysés.

Les neurones moteurs neufs s'étendants dans un système nerveux adulte, cependant, ont signifié surmonter des barrières. Une myéline impliquée, le matériau gras qui isole les neurones moteurs matures. Comme la couche sur le fil électrique, la myéline évite l'affaiblissement de l'impulsion électrique de déplacement et le laisse continuer des longues distances. Chez l'homme, le nerf sciatique myelinated, par exemple, quitte la moelle épinière et s'étend aux muscles de patte qu'elle active, transportant des impulsions plusieurs pieds.

Une fois que fixé, cependant, la myéline empêche davantage d'accroissement de nerf -- la voie de la nature de décourager le câblage excessif dans le système nerveux. « Nous avons dû surmonter l'inhibition de la myéline persistant dans les voies de nerf mortes, » Kerr explique. Deux agents, rolipram et dbcAMP développés récemment ont activé cela.

Les demandes de règlement assorties ont laissé les neurones moteurs neufs survivre, se développer par la moelle épinière et s'étendre légèrement dans le système nerveux périphérique. Une deuxième barrière est demeurée en obtenant les neurones aux objectifs de muscle squelettique.

Comme proposé par les premiers travaux à côté du membre de l'équipe Ahmet Hoke sur le réglage dans le système nerveux périphérique et périphérique, les chercheurs se sont appliqués GDNF, un stimulateur puissant d'accroissement de neurone, aux restes du nerf sciatique neuf-mort à une remarque près de ses contacts anciens de muscle de patte. GDNF a attiré les neurones moteurs s'étendants, « les leurrant » aux muscles. Pour assurer une alimentation continue en GDNF, les chercheurs ont compté sur les cellules souche neurales injectées de souris foetale, une source connue de la molécule.

D'environ 4.100 neurones moteurs neufs produits dans la moelle épinière, approximativement 200 ont quitté le cordon et 120 ont atteint le muscle squelettique, formant les jonctions nerf-muscle particulières, avec les bornes chimiques appropriées et particulières. Au microscope, les neurones et leurs associations de muscle semblent identiques à les naturels chez les animaux sains.

Cinquante des neurones neufs se sont avérés pour transporter des impulsions électriques. (Puisqu'un tel contrôle est temps et de main-d'oeuvre, seulement on a analysé un petit endroit de muscle de patte. La capacité améliorée des rats traités, cependant, propose que des neurones plus fonctionnels soient susceptibles.) Le grammage gagné par rats, étaient plus mobile dans leurs cages et mesures de force musculaire accrues. Les animaux ont traité sans même une composante du « cocktail » n'ont remarqué aucune une telle guérison. Les voies nouvelles de tracer les neurones de nouveau à leur source ont assuré les scientifiques qu'elles en effet étaient venues des cellules souche injectées, pas des neurones prolongés d'hôte.

La recherche commence cet été pour voir qu'à quel point la technique s'applique à la guérison humaine de nerf, utilisant les cellules fédéral-approuvées de l'être humain es dans de plus grands mammifères comme des porcs, Kerr dit. Chacune de six institutions académiques en collaboration neuve abordera une question principale différente de sécurité et efficacité. Les questions de la tumeur-formation, souvent une préoccupation avec des cellules d'es, de la sécurité de la chirurgie et de la capacité des cellules d'es de former les circuits sains de moteur sont des questions importantes à répondre. Plusieurs années du contrôle et du bilan complet de caractéristiques se produiraient avant de s'appliquer à la FDA pour reconnaître des tests cliniques humains. L'étude a été supportée par des familles de SMA, les amis d'Andrew/combat SMA, l'association d'ALS et le centre de Robert Packard pour la recherche d'ALS chez Johns Hopkins, l'association de dystrophie musculaire, ailes au-dessus de Wall Street, et une concession du NIH.

Kerr est un bénéficiaire du centre de Packard pour la recherche d'ALS chez Johns Hopkins. Il dirige également la RESTAURATION de projet, une entreprise basée sur Hopkins vers les traitements anticipés pour des myélites transverses et la sclérose en plaques.

D'autres sur l'équipe de recherche du service de neurologie à l'École de Médecine d'Université John Hopkins comprennent Jeffrey Rothstein, M.D., Ph.D. ; Ahmet Hoke, M.D., Ph.D. ; Nicholas Maragakis, M.D. ; YUN Sook Kim, Ph.D. ; Digue de fiston, M.D. ; Deepa Deshpande, M.S. ; Chitra Krishnan, M.S., et Jennifer Drummond. Les chercheurs du service de la microbiologie moléculaire et de l'immunologie à l'école de Bloomberg d'Université John Hopkins de la santé publique incluent Jessica Carmen, Tara Martinez et Irina Shats. Jeremy Shefner, M.D., Ph.D., du service de neurologie à l'université de l'Etat de l'université médicale hors de la ville de New York, Syracuse, N.Y., également contribuée à l'étude.