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Exosomes peut remettre la santé aux cellules du cerveau affectées par la maladie de développement

Comme les valises surutilisées déchargées du bas ventre d'un avion à réaction, des exosomes appelés de sacoches moléculaires sont continuement déployés de toutes les cellules dans les fuselage-chaque débordant avec un assortiment de teneurs qu'une autre cellule peut éclater et employer. Par l'envoi hors de ces colis biologiques, les cellules communiquent les uns avec les autres par l'intermédiaire des protéines et du matériel génétique partagés.

Une fois simplement vraisemblablement on comprend que maintenant des sacs microscopiques de « déchets cellulaires, » des exosomes retiennent l'immense importance pour notre santé. Un outflowing de la recherche ces dernières années a même montré qu'elles peuvent transporter les molécules qui sont liées au développement du cancer et aux troubles neurodegenerative tels qu'Alzheimer. Cependant, jusque récemment, leur rôle à l'étude le développement du cerveau est demeuré un mystère.

Dans la recherche neuve publiée dans les démarches de l'académie nationale des sciences, la cline de Hollis, le PhD, et ses collègues à la recherche de Scripps commencent à combler cet écartement de la connaissance en prouvant que les exosomes sont non seulement intégraux au développement des neurones et des circuits neuraux, mais ils peuvent remettre la santé aux cellules du cerveau affectées par la maladie de développement.

« Pendant différentes étapes de développement du cerveau, la signalisation entre les cellules est absolument essentielle, » dit la cline, le co-président du service de la neurologie à la recherche de Scripps et le directeur du centre de neurologie de Dorris. « Nous avons constaté que les exosomes sont l'une des voies que les cellules communiquent ces signes. »

Nos fuselages utilisent les « vésicules » appelées de récipients sphériques pour trafiquer différents matériaux dans et parmi des cellules. Exosomes sont un type de vésicule attribué particulièrement avec transporter les cargaison-lipides biologiques variés, protéines, ARN-d'une cellule à l'autre. La recherche de la cline a déterminé que les protéines, en particulier, étaient responsables des capacités de signalisation de cellule-à-cellule des exosomes.

Son équipe de recherche a examiné des exosomes des neurones humains sains et de ceux d'un modèle de la maladie de syndrome de Rett, un trouble cérébral de développement motivé par génétiquement qui entraîne des sympt40mes comme un autisme.

Pranav Sharma, PhD, un neurologiste dans le laboratoire de la cline, expériences conçues clairement pour recenser et comparer la bioactivité exosome des neurones sains et des neurones malades. Par des analyses cellulaires et fonctionnelles multiples, ils ont constaté que les exosomes Rett-affectés n'ont contenu aucune protéine nuisible, mais également n'ont pas fait trouver les protéines essentielles de signalisation dans les exosomes sains. « Ils n'ont pas eu la mauvaise substance, mais ont manqué de la bonne substance, » Sharma indique.

En tant qu'élément de l'expérience, l'équipe avait l'habitude la technologie de retouche de gène de CRISPR pour rectifier la mutation qui entraîne le syndrome de Rett, et l'a puis examiné si les fonctionnements de signalisation des exosomes neuraux ont été remis comme résultat. La « réparation de la mutation a renversé les déficits, » Sharma indique.

Ils ont également vérifié si ajouter les exosomes sains à un modèle de culture-assiette de syndrome de Rett fournirait un effet thérapeutique. Il a fait.

« Qui était peut-être notre conclusion plus passionnante : que les exosomes des cellules saines peuvent en effet sauver des déficits neurodevelopmental en cellules avec le syndrome de Rett, » Cline a dit. « Nous voyons ceci comme très prometteur à cause des nombreux troubles neurodevelopmental nécessitant une demande de règlement. Ce sont des troubles pour lesquels nous prenons déjà une compréhension profonde des déficits fondamentaux de gène mais manquent toujours d'un traitement pour adresser la maladie elle-même. »

Sharma indique que l'étude s'est fondée sur les neurones humains dérivés des cellules souche pluripotent induites (iPSCs) des patients de Rett. Pour cet aspect de l'expérience, l'équipe a entraîné sur les compétences d'Alysson Muotri, PhD, une neurologie et spécialiste en cellule souche à l'Université de Californie, San Diego. Pour obtenir les caractéristiques proteomic riches et quantifiables requises pour caractériser les exosomes, l'équipe a collaboré avec plusieurs autres de la recherche de Scripps, y compris le pionnier John Yates de spectrométrie de masse III, PhD, et scientifique Daniel McClatchy, PhD, dans le laboratoire de Yates.

« Le cerveau est un organe très compliqué, et les neurones sont plus complexes que des cellules normalement, » Sharma indique. « Nous n'avons pas voulu nous perdre dans la complexité, ainsi nous avons décidé d'une approche reductionist pour vérifier de ce que ces vésicules sont capables et ce qu'elles contiennent. »

Elles ont également injecté les exosomes sains dans une région du cerveau de hippocampe-un de souris impliquée en apprenant et mémoire-et ont observé la prolifération accrue de neurone. Ceci in vivo facette de l'étude prouvée que la bioactivité exosome vue dans les cultures cellulaires a reportée à un modèle animal.

Armé avec leurs découvertes remarquables, la cline et son équipe destinent maintenant pour creuser plus profond dans leurs résultats et pour explorer un grand nombre de questions neuves liées à la bioactivité exosome et aux applications cliniques potentielles : Les exosomes ont-ils pu être mesurés dans une prise de sang pour trouver l'efficacité de la maladie ou de demande de règlement ? Ces découvertes s'appliquent-elles également aux troubles de spectre d'autisme (ASDs) et à d'autres maladies neurodevelopmental, telles que X fragile ? Les traitements basés sur exosome un jour ont-ils pu aider des patients présentant des troubles cérébraux ?

« Cette recherche a la pertinence énorme pour beaucoup de maladies liées au développement du cerveau, » la cline indique. « C'est une biologie très intéressante qui a beaucoup de scientifiques excités au sujet des possibilités. »

Les auteurs de l'étude, « Exosomes règlent le neurogenesis et circuitent l'ensemble, » incluent Pranav Sharmaa, Pinar Mescic, Cassiano Carromeuc, Daniel McClatchye, Lucio Schiapparellia, John R. Yates III, Alysson R. Muotric et Hollis T. Cline.

Source:
Journal reference:

Sharma, P. et al. (2019) Exosomes regulate neurogenesis and circuit assembly. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1902513116