Os cientistas usam células estaminais embrionárias para despertar o reparo lactente do nervo de motor

Em um indicador dramático das células estaminais potenciais para curar, uma equipe de cientistas de Johns Hopkins relata que projectaram circuitos novos, terminados, detrabalhos do neurônio de motor - neurônios que esticam da medula espinal para visar os músculos - em animais adultos paralizados.

A pesquisa, em que as células estaminais embrionárias do rato (ES) foram injectadas nos ratos os cujos vírus-danificaram a doença modelo do nervo das medulas espinais, mostra que tais pilhas podem ser feitas aos caminhos complexos do re-traço de longo da revelação do nervo cortados em mamíferos adultos, os pesquisadores diz.

“Esta é prova do princípio que nós podemos recapturar o que acontece nas fases iniciais de revelação do neurônio de motor e o uso que ao reparo danificou sistemas nervosos,” diz Douglas Kerr, M.D., Ph.D., um neurologista que conduza a equipe de Hopkins.

“É um avanço notável que possa nos ajudar a compreender como as células estaminais podem começar a cumprir sua grande promessa,” diga Elias A. Zerhouni, director dos institutos de saúde nacionais. “Demonstrar a restauração da função é uma etapa importante para a frente, embora nós ainda temos uma grande distância a ir.”

Os pesquisadores criaram que quantidades a uma receita do livro de receitas para restaurar função de nervo perdida, Kerr explica. A aproximação poderia dano do reparo dia de doenças como o ALS (Lou Gehrig's Disease), a esclerose múltipla ou o myelitis transversal ou de ferimento traumático da medula espinal, os pesquisadores dizem. “Com ajustes pequenos fechou às diferenças em alvos do sistema nervoso,” Kerr diz, “a aproximação pode igualmente aplicar-se aos pacientes com doença de Parkinson ou de Huntington.”

Em um relatório no estudo, para ser liberado o 26 de junho em linha nos anais da neurologia, a equipe de Hopkins diz que 11 dos 15 ratos tratados ganhou significativo, embora parcial, recuperação da paralisia após os neurônios de motor perdedores a uma infecção agressiva com vírus de Sindbis -- um que, nos roedores, visa especificamente os neurônios de motor e os mata. Os animais recuperaram bastante força de músculo para carregar o peso e a etapa com o pé traseiro previamente paralizado.

Kerr compara a aproximação ao reparo elétrico. A “paralisia é como o giro sobre de um interruptor da luz e a luz não vai sobre. A conectividade é sujada acima de mas você não sabe onde. Nós pedimos que as células estaminais vão aonde necessário fixar o circuito.”

Por um breve período depois que um nervo morre, sae atrás do que é essencialmente um escudo vazio, com algum permanecer das substâncias do andaime e do não-nervo. Mas com injecções do ES na hora certa e lugar, e adicionando as sugestões do direito, nós aprendemos restaurar a “memória biológica” para os neurônios crescentes, que é claramente ainda no lugar,” ele adicionamos.

A engenharia do circuito do motor combina descobertas recentes na diferenciação de célula estaminal, em uma compreensão crescente da revelação adiantada do sistema nervoso, e em introspecções no comportamento do sistema nervoso em ferimento traumático, notas de Kerr.

“Como adultos, nossas pilhas já não respondem às sugestões desenvolventes adiantadas porque aquelas sugestões são idas geralmente,” dizem Kerr. “É por isso nós não recuperamos bem dos ferimentos severos. Mas aquele é o que nós acreditamos que nós mudamos. Nós perguntamos o que era lá quando os neurônios de motor eram nascidos, e especificamente o que deixou os neurônios de motor estender para fora. Então nós tentamos trazer para trás a esse ambiente, na presença das células estaminais adaptávelas, receptivas.”

No estudo, a equipe de Kerr pre-tratou primeiramente culturas de células estaminais embrionárias do rato com os factores de crescimento que aumente a sobrevivência e a especialização alerta nos neurônios de motor. Adicionando o ácido retinoic e a proteína sónico do ouriço -- agentes que dirigem pilhas nas primeiras semanas da vida para supr os lugares apropriados na medula espinal -- aprontou as pilhas condicionadas do ES para o circuito do neurônio de motor que começa na medula espinal. Então, as células estaminais foram alimentadas nas medulas espinais dos ratos paralizados.

Os neurônios de motor novos de alargamento em um sistema nervoso adulto, contudo, significaram superar obstáculos. Um envolveu o myelin, o material gordo que isola os neurônios de motor maduros. Como o revestimento no fio elétrico, o myelin impede o enfraquecimento do impulso elétrico de viagem e deixa-o continuar distâncias longas. Nos seres humanos, o nervo ciático myelinated, por exemplo, retira a medula espinal e estende-a aos músculos que do pé activa, levando impulsos diversos pés.

Uma vez que estabelecido, contudo, o myelin inibe um crescimento mais adicional do nervo -- a maneira da natureza de desanimar a fiação excessiva no sistema nervoso. “Nós tivemos que superar a inibição do myelin que atrasa-se nos caminhos de nervo inoperantes,” Kerr explicamos. Dois recente-revelaram os agentes, o rolipram e o dbcAMP permitidos isso.

Os tratamentos sortidos deixaram os neurônios de motor novos sobreviver, crescer através da medula espinal e estender ligeira no sistema nervoso afastado. Um segundo obstáculo permaneceu em obter os neurônios aos alvos do músculo esqueletal.

Como sugerido por um trabalho mais adiantado pelo membro da equipa Ahmet Hoke no reparo no sistema nervoso afastado, periférico, os pesquisadores aplicaram GDNF, um stimulator poderoso do crescimento do neurônio, às sobras do nervo ciático novo-inoperante em um ponto perto de seus contactos anteriores do músculo do pé. GDNF atraiu os neurônios de motor de alargamento, “seduzindo” os aos músculos. Para assegurar uma fonte contínua de GDNF, os pesquisadores confiaram nas células estaminais neurais injetadas do rato fetal, uma fonte conhecida da molécula.

De uns 4.100 neurônios de motor novos criados na medula espinal, aproximadamente 200 retiraram o cabo e 120 alcançaram o músculo esqueletal, formando junções típicas do nervo-músculo, com os marcadores químicos apropriados, típicos. Microscopically, os neurônios e suas associações do músculo parecem idênticos aos naturais em animais saudáveis.

Cinqüênta dos neurônios novos foram encontrados para levar impulsos elétricos. (Porque tal teste é tempo e trabalho - intensivos, simplesmente uma área pequena do músculo do pé foi analisada. A capacidade melhorada de ratos tratados, contudo, sugere que uns neurônios mais funcionais sejam prováveis.) O peso ganhado ratos, era mais móvel em suas gaiolas e medidas da força de músculo aumentadas. Os animais trataram sem mesmo o um componente do “cocktail” não experimentaram nenhuma tal recuperação. As maneiras novas de seguir os neurônios de volta a sua fonte asseguraram os cientistas que tinham vindo certamente das células estaminais injetadas, não dos neurônios atrasados do anfitrião.

A pesquisa começa este verão para considerar como bom a técnica se aplica à recuperação humana do nervo, usando pilhas federal-aprovadas do ES do ser humano em mamíferos maiores como porcos, Kerr diz. Cada um das seis instituições académicos em uma colaboração nova abordará uma pergunta principal diferente da segurança e da eficácia. As perguntas da tumor-formação, frequentemente estar relacionado com pilhas do ES, da segurança da cirurgia e da capacidade das pilhas do ES para formar circuitos saudáveis do motor são perguntas principais a responder. Diversos anos de teste e de avaliação completa dos dados ocorreriam antes de aplicar ao FDA para aprovar ensaios clínicos humanos. O estudo foi apoiado por famílias de SMA, os amigos de Andrew/luta SMA, a associação do ALS e o centro de Robert Packard para a pesquisa do ALS em Johns Hopkins, a associação da distrofia muscular, asas sobre Wall Street, e uma concessão do NIH.

Kerr é um concessionário do centro de Packard para a pesquisa do ALS em Johns Hopkins. Igualmente dirige a RESTAURAÇÃO do projecto, um empreendimento Hopkins-baseado às terapias avançadas para o myelitis transversal e a esclerose múltipla.

Outro na equipa de investigação do departamento da neurologia na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins incluem Jeffrey Rothstein, M.D., Ph.D.; Ahmet Hoke, M.D., Ph.D.; Nicholas Maragakis, M.D.; YUN Sook Kim, Ph.D.; Dique de Sonny, M.D.; Deepa Deshpande, M.S.; Chitra Krishnan, M.S., e Jennifer Drummond. Os pesquisadores do departamento da microbiologia e da imunologia moleculars na escola de Bloomberg da Universidade Johns Hopkins da saúde pública incluem Jessica Carmen, Tara Marti'nez e Irina Shats. Jeremy Shefner, M.D., Ph.D., do departamento da neurologia na universidade estadual da universidade do norte do estado médica de New York, Siracusa, N.Y., igualmente contribuída ao estudo.