Los científicos utilizan a las células madres embrionarias para despertar la reparación latente del nervio de motor

En un despliegue dramático de las células madres potenciales para curar, las personas de los científicos de Johns Hopkins denuncian que han dirigido los nuevos, terminados, de completo-trabajos circuitos de la neurona de motor - neuronas que estiran de la médula espinal para apuntar los músculos - en animales adultos paralizados.

La investigación, en la cual inyectaron a las células madres embrionarias (ES) del ratón en las ratas cuyo virus-dañaron la enfermedad modelo del nervio de las médulas espinales, muestra que tales células se pueden hacer para retrazar los caminos complejos de largo del revelado del nervio apagados en mamíferos adultos, los investigadores dice.

“Ésta es prueba del principio que podemos recuperar qué suceso en primeros tiempos del revelado de la neurona de motor y el uso que a la reparación dañó sistemas nerviosos,” dice Douglas Kerr, M.D., Ph.D., neurólogo que llevó a las personas de Hopkins.

“Es un avance notable que puede ayudarnos a entender cómo las células madres pueden comenzar a satisfacer su gran promesa,” dice a Elias A. Zerhouni, director de los institutos de la salud nacionales. La “demostración de la restauración de la función es un paso importante adelante, aunque todavía tenemos una gran distancia a ir.”

Los investigadores crearon qué cantidades a una receta del libro de cocina para restablecer la función de nervio perdida, Kerr explica. La aproximación podría daño de la reparación día de las enfermedades tales como el ALS (Lou Gehrig's Disease), la esclerosis múltiple o el myelitis transversal o del daño traumático de la médula espinal, los investigadores dicen. “Con pequeños ajustes enchavetó a las diferencias en objetivos del sistema nervioso,” Kerr dice, “la aproximación puede también aplicarse a los pacientes con la enfermedad de Parkinson o de Huntington.”

En un parte sobre el estudio, ser liberado el 26 de junio en línea en los anales de la neurología, las personas de Hopkins dicen que 11 de las 15 ratas tratadas ganaron importante, aunque parcial, recuperación de la parálisis después de neuronas de motor perdidosas a una infección agresiva con el virus de Sindbis -- uno que, en roedores, apunta específicamente las neuronas de motor y les mata. Los animales recuperaron suficiente fuerza muscular para soportar el peso y el paso con el tramo trasero previamente paralizado.

Kerr compara la aproximación a la reparación eléctrica. La “parálisis es como girar un interruptor de la luz y la luz no continúa. La conectividad se ranchea encima de pero usted no sabe dónde. Hemos pedido que las células madres vayan a cuando sea necesario reparar el circuito.”

Por un período abreviado después de que muera un nervio, se va detrás de cuál es esencialmente una granada vacía, con cierto permanecer de las substancias del andamio y del no-nervio. Pero con las inyecciones del ES en el momento adecuado y el lugar, y agregando las señales de entrada de la derecha, hemos aprendido restablecer la “memoria biológica” para las neuronas crecientes, que sigue siendo sin obstrucción en el lugar,” él agregamos.

La ingeniería del circuito del motor combina descubrimientos recientes en la diferenciación de célula madre, una comprensión cada vez mayor del revelado temprano del sistema nervioso, y discernimientos en el comportamiento del sistema nervioso en daño traumático, notas de Kerr.

“Como adultos, nuestras células responden no más a las señales de entrada de desarrollo tempranas porque se van esas señales de entrada generalmente,” dicen a Kerr. “Por eso no nos recuperamos bien de lesiones severas. Pero eso es lo que creemos que hemos cambiado. Preguntamos cuál era allí cuando las neuronas de motor nacieron, y específicamente qué permitió las neuronas de motor extender hacia fuera. Entonces intentamos traer a ese ambiente detrás, en presencia de las células madres adaptables, receptivas.”

En el estudio, las personas de Kerr primero pretrataron culturas de las células madres embrionarias del ratón con los factores de incremento que aumente la supervivencia y la especialización pronto en las neuronas de motor. Agregar el ácido retinóico y la proteína acústica del erizo -- agentes que ordenan las células en las primeras semanas de la vida para asumir los lugares apropiados en la médula espinal -- alistó las células condicionadas del ES para el circuito de la neurona de motor que comienza en la médula espinal. Entonces, introdujeron las células madres en las médulas espinales de las ratas paralizadas.

Las nuevas neuronas de motor que extendían en un sistema nervioso adulto, sin embargo, significaron vencer obstáculos. Uno implicó el myelin, el material graso que aísla las neuronas de motor maduras. Como la capa en el alambre eléctrico, el myelin previene el debilitamiento del impulso eléctrico que viaja y lo permite continuar distancias largas. En seres humanos, el nervio ciático myelinated, por ejemplo, sale la médula espinal y extiende a los músculos del tramo que activa, llevando impulsos varios pies.

Una vez que está colocado, sin embargo, myelin inhibe incremento adicional del nervio -- la manera de la naturaleza de desalentar el alambrado excesivo en el sistema nervioso. “Tuvimos que vencer la inhibición del myelin que se retrasaba en los caminos de nervio muertos,” Kerr explicamos. Dos agentes, rolipram y dbcAMP recientemente desarrollados habilitaron eso.

Los tratamientos clasificados permitieron las nuevas neuronas de motor sobrevivir, crecer a través de la médula espinal y extender ligeramente en el sistema nervioso periférico. Seguía habiendo un segundo obstáculo en conseguir las neuronas a los objetivos del músculo esquelético.

Según lo sugerido por trabajo anterior de la pieza de personas Ahmet Hoke en la reparación en el sistema nervioso periférico, periférico, los investigadores aplicaron GDNF, un estimulador potente del incremento de la neurona, a los restos del nervio ciático nuevo-muerto en un punto cerca de sus contactos anteriores del músculo del tramo. GDNF atrajo las neuronas de motor que extendían, “engañándolas” a los músculos. Para asegurar un abastecimiento contínuo de GDNF, los investigadores confiaron en las células madres de los nervios inyectadas del ratón fetal, una fuente sabida de la molécula.

De unas 4.100 nuevas neuronas de motor creadas en la médula espinal, áspero 200 salieron la cuerda y 120 alcanzaron el músculo esquelético, formando uniones musculonerviosas típicas, con los marcadores químicos apropiados, típicos. Microscópico, las neuronas y sus asociaciones del músculo aparecen idénticas las naturales en animales sanos.

Cincuenta de las nuevas neuronas fueron encontrados para llevar impulsos eléctricos. (Porque tal prueba es tiempo y necesitanda mucho trabajo, sólo una pequeña área del músculo del tramo fue ensayada. La capacidad perfeccionada de ratas tratadas, sin embargo, sugiere que neuronas más funcionales son probables.) El peso ganado las ratas, era más movible en sus jaulas y dimensiones de fuerza muscular crecientes. Los animales trataron sin incluso un componente del “cóctel” no experimentaron ninguna tal recuperación. Las maneras nuevas de trazar las neuronas de nuevo a su fuente aseguraron a los científicos que habían venido de hecho de las células madres inyectadas, no de las neuronas persistentes del ordenador principal.

La investigación comienza este verano para considerar que como de bien la técnica se aplica a la recuperación humana del nervio, usando las células federal-aprobadas del ES del ser humano en mamíferos más grandes como los lingotes, Kerr dice. Cada uno de seis instituciones académicas en una nueva colaboración abordará una diversa cuestión importante del seguro y de la eficacia. Las cuestiones de la tumor-formación, a menudo una preocupación con las células del ES, del seguro de la cirugía y de la capacidad de las células del ES de formar los circuitos sanos del motor son preguntas importantes a contestar. Varios años de prueba y de evaluación completa de los datos ocurrirían antes de aplicar al FDA para aprobar juicios clínicas humanas. El estudio fue soportado por las familias de SMA, los compinches/combate SMA, la asociación del ALS y el centro de Roberto Packard para la investigación del ALS en Johns Hopkins, la asociación de la distrofia muscular, alas sobre Wall Street, y una concesión de Andrew del NIH.

Kerr es un concesionario del centro de Packard para la investigación del ALS en Johns Hopkins. Él también dirige RESTORE del proyecto, una empresa Hopkins-basada a las terapias anticipadas para el myelitis transversal y esclerosis múltiple.

Otros en el equipo de investigación del departamento de la neurología en la Facultad de Medicina de la Universidad John Hopkins incluyen a 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., y Jennifer Drummond. Los investigadores del departamento de la microbiología y de la inmunología moleculares en la escuela de Bloomberg de la Universidad John Hopkins de la salud pública incluyen Jessica Carmen, Tara Martínez y a Irina Shats. Jeremy Shefner, M.D., Ph.D., del departamento de la neurología en la universidad de estado de la universidad en el norte del estado médica de Nueva York, Syracuse, N.Y., también contribuida al estudio.