Neironu cilmes šūnas, galvenokārt nediferencētas šūnas, kuru izcelsme ir centrālajā nervu sistēmā. Neironu cilmes šūnām (NSC) ir potenciāls radīt pēcnācēju šūnas, kas aug un diferencējas par neironiem un glia šūnām (neironu šūnas, kas izolē neironus un palielina ātrumu, ar kādu neironi sūta signālus).
cilmes šūna: neironu cilmes šūnas
Pētījumi liecina, ka smadzenēs ir arī cilmes šūnas. Zīdītājiem pēc piedzimšanas veidojas ļoti maz jaunu neironu, bet daži neironi
Gadiem ilgi tika uzskatīts, ka smadzenes ir slēgta, fiksēta sistēma. Pat slavenais spāņu neiroanatomists Santiago Ramón y Cajal, kurš 1906. gadā ieguva Nobela prēmiju par fizioloģiju par neirona kā smadzeņu pamatšūnas noteikšanu, savas citādi ievērojamās karjeras laikā nezināja par neiroģenēzes mehānismiem (nervu audu veidošanos).. 20. gadsimta otrajā pusē bija atrodami tikai daži atklājumi, galvenokārt žurkām, putniem un primātiem, kuri liecināja par smadzeņu šūnu reģenerācijas spējām. Šajā laikā zinātnieki pieņēma, ka pēc smadzeņu sabojāšanas vai pasliktināšanās tās nespēj reģenerēt jaunas šūnas tādā veidā, kādā spēj atjaunoties cita veida šūnas, piemēram, aknu un ādas šūnas. Tika uzskatīts, ka jaunu smadzeņu šūnu ģenerēšana pieaugušo smadzenēs nav iespējama, jo jauna šūna nekad nevarētu pilnībā integrēties esošajā smadzeņu sarežģītajā sistēmā. Tikai 1998. gadā cilvēkam tika atrasti NSC, kas vispirms tika atrasti smadzeņu reģionā, ko sauc par hipokampu, kurš, kā zināms, bija noderīgs atmiņu veidošanā. Vēlāk tika konstatēts, ka NSC ir aktīvi ožas sīpolos (apgabalā, kas apstrādā smaržu) un neaktīvos un neaktīvos starpsienā (apgabalā, kas apstrādā emocijas), striatum (apgabalā, kas apstrādā kustību) un muguras smadzenēs.
Mūsdienās zinātnieki pēta zāles, kas varētu aktivizēt pasīvās NSC, ja tiek sabojātas neironu zonas. Citu pētījumu virzienu mērķis ir izdomāt veidus, kā NSC pārstādīt bojātajās zonās un pierunāt tos migrēt pa visām bojātajām vietām. Vēl citi cilmes šūnu pētnieki cenšas iegūt cilmes šūnas no citiem avotiem (ti, embrijiem) un ietekmēt šīs šūnas, lai tās pārtaptu par neironiem vai glia šūnām. Vispretrunīgākās no šīm cilmes šūnām ir tās, kas iegūtas no cilvēka embrijiem, kuras jāiznīcina, lai iegūtu šūnas. Zinātnieki ir spējuši izveidot inducētas pluripotentās cilmes šūnas, pārprogrammējot pieaugušo somatiskās šūnas (ķermeņa šūnas, izņemot spermas un olšūnas), ieviešot noteiktus regulējošos gēnus. Tomēr pārprogrammēto šūnu ģenerēšanai nepieciešams izmantot retrovīrusu, un tāpēc šīm šūnām ir potenciāls pacientiem ievest kaitīgus vēzi izraisošus vīrusus. Embrionālajām cilmes šūnām (ESK) piemīt pārsteidzošs potenciāls, jo tās var pārvērst par jebkura veida šūnām, kas atrodamas cilvēka ķermenī, taču ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai izstrādātu labākas ESS izolēšanas un ģenerēšanas metodes.
Insulta atgūšana ir viena no pētniecības jomām, kurā ir daudz kas atklāts par cilmes šūnu terapijas solījumiem un sarežģītību. Cilmes šūnu terapijai var izmantot divas galvenās pieejas: endogēno pieeju vai eksogēno pieeju. Endogēnā pieeja ir atkarīga no pieaugušo NSP stimulēšanas paša pacienta ķermenī. Šīs cilmes šūnas atrodas smadzenēs divās dentāta gyrusā (hipokampusa daļā), kā arī striatumā (bazālo gangliju daļā, kas atrodas dziļi smadzeņu puslodēs), neokorteksā (smadzeņu ārējais biezums). izteikti smadzeņu garozā) un muguras smadzenēs. Žurku modeļos augšanas faktori (šūnu augšanu veicinošās vielas), piemēram, fibroblastu augšanas faktors-2, asinsvadu endotēlija augšanas faktors, no smadzenēm iegūts neirotrofiskais faktors un eritropoetīns, tika ievadīti pēc insultu, cenšoties izraisīt vai pastiprināt neiroģenēzi, tādējādi novēršot smadzeņu bojājumus un veicinot funkcionālās atjaunošanos. Daudzsološākais augšanas faktors žurku modeļos bija eritropoetīns, kas veicina neironu priekšteču šūnu proliferāciju un ir pierādīts, ka tas izraisa neiroģenēzi un funkcionālu uzlabošanos pēc emboliska insulta žurkām. Tam sekoja klīniskie pētījumi, kuros eritropoetīns tika ievadīts nelielam insulta pacientu paraugam, kurš galu galā uzrādīja dramatiskus uzlabojumus salīdzinājumā ar placebo grupas indivīdiem. Eritropoetīns ir daudz parādījis arī pacientiem ar šizofrēniju un pacientiem ar multiplo sklerozi. Tomēr, lai apstiprinātu eritropoetīna efektivitāti, ir jāveic papildu pētījumi lielākām pacientu grupām.
Eksogēno cilmes šūnu terapijas pamatā ir ekstrakcija, in vitro audzēšana un cilmes šūnu transplantācija smadzeņu reģionos, kurus skāris insults. Pētījumi ir parādījuši, ka pieaugušos NSC var iegūt no dentatētajām gīzām, hipokampiem, smadzeņu garozas un subkortikālām baltajām vielām (slānis zem smadzeņu garozas). Faktiski transplantācijas pētījumi tika veikti ar žurkām ar muguras smadzeņu traumu, izmantojot cilmes šūnas, kas tika biopsētas no pieaugušo smadzeņu subventrikulārās zonas (laukums, kas atrodas zem šķidruma piepildītu smadzeņu dobumu vai kambara sienām). Par laimi biopsijas rezultātā nebija funkcionālu deficītu. Ir veikti arī pētījumi ar žurkām, kuros ESC vai augļa atvasinātās neironu cilmes šūnas un cilmes šūnas (nediferencētas šūnas; līdzīgas cilmes šūnām, bet ar šaurākām diferenciācijas spējām) ir pārstādītas smadzeņu reģionos, kurus sabojājis insults. Šajos pētījumos uzpotētie NSC veiksmīgi diferencējās neironos un glia šūnās, un bija arī zināma funkcionāla atjaunošanās. Tomēr būtiskākais brīdinājums saistībā ar eksogēnām terapijām ir tāds, ka zinātniekiem vēl nav pilnībā jāizprot priekšteču šūnu diferenciācijas un to integrācijas esošajos neironu tīklos pamatā esošie mehānismi. Turklāt zinātnieki un klīnicisti vēl nezina, kā kontrolēt NSC un to pēcnācēju izplatīšanos, migrāciju, diferenciāciju un izdzīvošanu. Tas ir saistīts ar faktu, ka NSC daļēji regulē specializētā mikro vide vai niša, kurā tie atrodas.
Ir veikti pētījumi arī par asinsrades cilmes šūnām (HSC), kuras parasti diferencējas asins šūnās, bet tās var arī pārveidot par neironu līnijām. Šīs HSC var atrast kaulu smadzenēs, nabassaites asinīs un perifērajās asins šūnās. Interesanti, ka ir konstatēts, ka šīs šūnas ir spontāni mobilizētas noteikta veida insultos, un tās var arī turpmāk mobilizēt ar granulocītu koloniju stimulējošo faktoru (G-CSF). G-CSF pētījumi ar žurkām ir parādījuši, ka tas var izraisīt funkcionālu uzlabošanos pēc insulta, un klīniskie pētījumi ar cilvēkiem šķiet daudzsološi. Eksogēnie pētījumi veikti arī ar žurkām ar HSC. Dažos pētījumos HSC tika ievadīti lokāli bojājuma vietā vai citos pētījumos - sistēmiski, izmantojot intravenozu transplantāciju. Pēdējā procedūra ir vienkārši izpildāmāka, un šķiet, ka visefektīvākie HSC ir tie, kas iegūti no perifērajām asinīm.
Pētījumi, kas veikti cilmes šūnu terapijā epilepsijas un Parkinsona slimības ārstēšanai, arī parāda solījumus un grūtības pareizi kultivēt cilmes šūnas un ieviest tās dzīvā sistēmā. Attiecībā uz ESC pētījumi parādīja, ka tos var diferencēt par dopamīnerģiskiem neironiem (neironiem, kas pārraida vai kurus aktivizē dopamīns), mugurkaula motoriem neironiem un oligodendrocitiem (neironu šūnām, kas saistītas ar mielīna veidošanos). Pētījumos, kuru mērķis bija ārstēt epilepsiju, peļu embriju cilmes šūnu atvasinātie neirālo prekursori (ESN) tika pārstādīti hroniski epilepsijas žurku un kontroles žurku hipokampā. Pēc transplantācijas netika konstatētas atšķirības ESN funkcionālajās īpašībās, jo tām visām bija neironu raksturīgās sinaptiskās īpašības. Tomēr joprojām ir jānoskaidro, vai ESN spēj ilgstoši izdzīvot epilepsijas hipokampā, diferencēties neironos ar atbilstošām hipokampu funkcijām un nomāc mācīšanās un atmiņas deficītu hroniskas epilepsijas gadījumā. No otras puses, NSC jau ir novērots, ka žurkas izdzīvo un diferencējas dažādās funkcionālās neironu formās. Tomēr nav skaidrs, vai NSC var diferencēt dažādās funkcionālās formās atbilstošos daudzumos un vai tās var pareizi sinapsēt ar hipereksitējamiem neironiem, lai tos kavētu, tādējādi ierobežojot krampjus.
Arī Parkinsona slimības ārstēšana parāda solījumus un saskaras ar līdzīgiem šķēršļiem. Ir veikti klīniskie pētījumi par cilvēka augļa mezencefālo audu (audu, kas iegūti no smadzeņu vidusdaļas, kas veido smadzeņu daļu) transplantāciju Parkinsona slimnieku striatūrā. Tomēr šo audu pieejamība ir ierobežota, kas padara ESC transplantāciju pievilcīgāku. Patiešām, pētījumi jau parādīja, ka transplantējamus dopamīnerģiskos neironus - tāda veida neironus, kurus skārusi Parkinsona slimība - var radīt no peles, primāta un cilvēka ESS. Tomēr viena galvenā atšķirība starp peles un cilvēka ESS ir tā, ka cilvēka ESK diferenciācija prasa daudz ilgāku laiku (līdz 50 dienām). Arī cilvēku ESP diferenciācijas programmās ir nepieciešams ieviest dzīvnieku serumu, lai tie izplatītos, kas atkarībā no valsts varētu pārkāpt noteiktus medicīnas noteikumus. Pētniekiem arī vajadzēs izdomāt veidu, kā iegūt no ESC iegūtas dopamīnerģiskas priekšteču šūnas, lai pēc transplantācijas varētu izdzīvot ilgāku laiku. Visbeidzot, ir jautājums par ESC iegūto šūnu populāciju tīrību; visas šūnas jāsertificē kā dopamīnerģiskas prekursoru šūnas, pirms tās var droši pārstādīt. Neskatoties uz to, ar katru pētījumu uzlabojas diferenciācijas un attīrīšanas metodes. Patiešām, tīru un specifisku šūnu populāciju lielu banku ģenerēšana cilvēku transplantācijai joprojām ir sasniedzams mērķis.
