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Exosomes pode restaurar a saúde aos neurónios afetados pela doença desenvolvente

Como as malas de viagem overpacked descarregadas do baixo-ventre de um jato, as sacolas moleculars chamadas exosomes são distribuídas continuamente de todas as pilhas na corpo-cada que brimming com uma variedade dos índices que uma outra pilha pode desembalar e usar. Enviando fora destes pacotes biológicos, as pilhas comunicam-se um com o otro através das proteínas e do material genético compartilhados.

Uma vez simplesmente provavelmente os sacos microscópicos de “lixo celular,” exosomes são compreendidos agora para guardarar a importância imensa para nossa saúde. Um outflowing da pesquisa nos últimos anos mostrou mesmo que pode transportar as moléculas que são ligadas à propagação do cancro e de desordens neurodegenerative tais como Alzheimer. Contudo, até que recentemente, seu papel na revelação do cérebro permanecer um mistério.

Na pesquisa nova publicada nas continuações da Academia Nacional das Ciências, Hollis Cline, o PhD, e seus colegas na pesquisa de Scripps começam a fechar essa diferença do conhecimento mostrando que os exosomes são não somente integrais à revelação dos neurônios e de circuitos neurais, mas podem restaurar a saúde aos neurónios afetados pela doença desenvolvente.

“Durante fases diferentes da revelação do cérebro, sinalizar entre pilhas é absolutamente essencial,” diz Cline, organizador do departamento da neurociência na pesquisa de Scripps e director do centro da neurociência de Dorris. “Nós encontramos que os exosomes são uma das maneiras que as pilhas comunicam estes sinais.”

Nossos recipientes esféricos do uso dos corpos chamaram as “vesículas” para traficar materiais diferentes dentro e entre das pilhas. Exosomes é um tipo de vesícula encarregado especificamente com transporte dos vários carga-lipidos biológicos, proteínas, RNA-de uma célula a outros. A pesquisa de Cline determinou que as proteínas, em particular, eram responsáveis para as capacidades da sinalização da pilha-à-pilha dos exosomes.

Sua equipa de investigação examinou exosomes dos neurônios humanos saudáveis e daqueles de um modelo da síndrome de Rett, uma desordem desenvolvente genetically-conduzida da doença do cérebro que causasse autismo-como sintomas.

Pranav Sharma, PhD, um neurocientista no laboratório de Cline, experiências projetadas para identificar e comparar claramente a bioactividade exosome dos neurônios saudáveis e dos neurônios doentes. Com os ensaios celulares e funcionais múltiplos, encontraram que os exosomes Rett-afetados não contiveram nenhuma proteínas prejudicial, mas igualmente não tiveram proteínas essenciais da sinalização encontradas em exosomes saudáveis. “Não tiveram o material ruim, mas faltaram o bom material,” Sharma diz.

Como parte da experiência, a equipe usou o gene de CRISPR que edita a tecnologia para corrigir a mutação que causa a síndrome de Rett, e examinou-o então se as funções da sinalização dos exosomes neurais estiveram restauradas em conseqüência. “Fixar a mutação inverteu os deficits,” Sharma diz.

Igualmente testaram se adicionar exosomes saudáveis a um modelo do cultura-prato da síndrome de Rett forneceria um efeito terapêutico. Fez.

“Que era talvez nosso encontrar mais emocionante: que os exosomes das pilhas saudáveis podem certamente salvar deficiências neurodevelopmental nas pilhas com síndrome de Rett,” Cline disse. “Nós vemos este como muito prometedor devido a muitas desordens neurodevelopmental com necessidade de um tratamento. Estas são as desordens para que nós já temos uma compreensão profunda das deficiências subjacentes do gene mas ainda estão faltando uma terapia para endereçar a doença própria.”

Sharma diz que o estudo confiou nos neurônios humanos derivados das células estaminais pluripotent induzidas (iPSCs) dos pacientes de Rett. Para este aspecto da experiência, a equipe desenhou na experiência de Alysson Muotri, PhD, uma neurociência e especialista da célula estaminal no University of California, San Diego. Para obter os dados proteomic ricos e determinantes necessários para caracterizar os exosomes, a equipe colaborou com diversa outro da pesquisa de Scripps, incluindo o pioneiro John Yates da espectrometria em massa III, o PhD, e o cientista Daniel McClatchy, PhD, no laboratório de Yates.

“O cérebro é um órgão muito complicado, e os neurônios são mais complexos do que pilhas a normais,” Sharma diz. “Nós não quisemos obter perdidos na complexidade, assim que nós decidimos em uma aproximação reductionist testar o que estas vesículas são capazes e o que contêm.”

Igualmente injectaram exosomes saudáveis em uma região do cérebro do hipocampo-um do rato envolvida na aprendizagem e memória-e observaram a proliferação aumentada do neurônio. Isto in vivo faceta do estudo mostrou que a bioactividade exosome considerada nas culturas celulares transferiu a um modelo animal.

Armado com seus resultados notáveis, Cline e sua equipe pretendem agora escavar mais profundo em seus resultados e explorar um pântano das perguntas novas relativas à bioactividade exosome e às aplicações clínicas potenciais: Podiam os exosomes ser medidos em uma análise de sangue para detectar a eficácia da doença ou do tratamento? Estes resultados igualmente aplicam-se às desordens do espectro do autismo (ASDs) e a outras doenças neurodevelopmental, tais como X frágil? Podiam as terapias exosome-baseadas um dia ajudar pacientes com desordens do cérebro?

“Esta pesquisa tem a importância enorme para muitas doenças relativas à revelação do cérebro,” Cline diz. “É a biologia muito interessante que tem muitos cientistas entusiasmado sobre as possibilidades.”

Os autores do estudo, “Exosomes regulam o neurogenesis e circuitam o conjunto,” incluem Pranav Sharmaa, Pinar Mescic, Cassiano Carromeuc, Daniel McClatchye, Lucio Schiapparellia, John R. Yates III, Alysson R. Muotric e 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