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O estudo revela a aproximação inovativa da terapia genética para regenerar os neurônios novos funcionais

Ferimento da medula espinal (SCI) causa frequentemente a inabilidade e compromete seriamente a qualidade de vida. Quando as décadas da pesquisa fizerem o progresso significativo na regeneração axonal após SCI, a maioria das intervenções não estiveram traduzidas em terapias clínicas.

Uma das razões principais para a dificuldade do tratamento para SCI pôde ser devido ao facto de que muitos neurônios estão perdidos durante o ferimento, conduzindo à perda permanente de funções neurais.

Na introdução actual das fronteiras na pilha e na biologia desenvolvente publicadas o 16 de dezembro de 2020, uma equipa de investigação conduzida pelo prof. Gongo Chen na universidade de Jinan, Guangzhou, China, relatou uma aproximação inovativa da terapia genética aos neurônios novos funcionais regenerados usando pilhas glial locais na medula espinal ferida, trazendo a esperança nova a milhões de pacientes de SCI no mundo inteiro.

Diferente das aproximações clássicas em SCI, que são focalizados na maior parte em promover a regeneração axonal ou em engrafting células estaminais externos, o prof. Chen e sua equipe explora pilhas glial internas na medula espinal ferida e converte-as directamente nos neurônios novos funcionais.

Previamente, a equipe de Chen publicou uma série de artigos que demonstram que o overexpression do factor neural NeuroD1 ou NeuroD1 da transcrição mais Dlx2 pode converter astrocytes reactivos nos neurônios em modelos do rato da doença de Alzheimer, do curso isquêmico, ou da doença de Huntington.

Têm avançado recentemente esta tecnologia aos primatas não-humanos demonstrando a conversão directa de astrocytes reactivos nos neurônios nos cérebros de macacos de macaque do rhesus.

Neste trabalho, o prof. Chen e sua equipe mais adicional estenderam sua tecnologia neuroregenerative do cérebro à medula espinal. Demonstram primeiramente que o overexpression de NeuroD1 em dividir astrocytes reactivos através do retrovirus pode com sucesso converter astrocytes nos neurônios na medula espinal ferida.

A vantagem de usar o retrovirus é que expressam somente o transgene tal como NeuroD1 aqui em dividir pilhas glial, mas de não-não dividir os neurônios, eliminando a possibilidade da expressão NeuroD1 directa nos neurônios de preexistência.

Para aumentar a eficácia da conversão neuronal e pavimentar a maneira para a aplicação translational futura, o sistema viral adeno-associado desenvolvido mais adicional de Chen e de equipe (AAV) de entregar NeuroD1 a dividir e a não-dividir astrocytes sob o controle do promotor astrocytic GFAP e da conversão directa confirmada do astrocyte-à-neurônio na medula espinal.

O vector de AAV é de uso geral para a terapia genética devido a suas relativamente baixas imunogenicidade e eficiência elevada do espalhamento nos vários tecidos que incluem o tecido nervoso.

Interessante, Chen e a equipe encontraram que NeuroD1 apenas gerou principalmente os neurônios glutamatergic excitatory, visto que a adição de um outro factor Dlx2 da transcrição aumentou significativamente a proporção de neurônios inibitórios de GABAergic, indicando que isso usar combinações diferentes de factores da transcrição pode gerar subtipos diferentes dos neurônios.

Um outro factor importante que afeta o destino neuronal após a conversão é ambiente local. A equipe de Chen projectou um grupo de lado a lado de experiências da comparação injetando o mesmo vector NeuroD1 no córtice do rato ou na medula espinal.

Após um mês, encontraram que os neurônios convertidos dos astrocytes corticais mostraram os marcadores corticais do neurônio mas os marcadores da medula nao espinal, visto que os neurônios convertidos dos astrocytes espinais mostraram marcadores espinais do neurônio mas marcadores nao corticais, indicando a importância do ambiente local em dar forma ao destino neuronal após a conversão.

Importante, Chen e os colegas investigaram o indicador do tempo da conversão neuronal antes e depois da formação glial da cicatriz depois de SCI. Testaram a eficiência de conversão de astrocytes reactivos em 10 dias contra aqueles em 4 meses que seguem SCI, quando a cicatriz glial foi formada bem após ferimento.

A equipe de Chen demonstrou a eficiência elevada da conversão não somente em um atraso a curto prazo mas igualmente após longo depois de ferimento.

Estes estudos fornecem o prova--conceito que in vivo a tecnologia da conversão do astrocyte-à-neurônio pode potencial ser desenvolvida em intervenções terapêuticas para regenerar os neurônios novos funcionais a fim restaurar funções neurais perdidas após SCI.

Source:
Journal reference:

Puls, B., et al. (2020) Regeneration of Functional Neurons After Spinal Cord Injury via in situ NeuroD1-Mediated Astrocyte-to-Neuron Conversion. Frontiers in Cell and Developmental Biology. doi.org/10.3389/fcell.2020.591883.