Две исследовательские группы из Каролинского института определили дофамин-продуцирующие клетки в среднем мозге мышей и людей. Они также разработали метод оценки качества выращиваемых in-vitro дофамин-продуцирующих клеток, который может иметь большое значение для исследований болезни Паркинсона. Результаты опубликованы в академическом журнале Cell.
Эмбриональное развитие среднего мозга представляет значительный интерес для ученых, надеющихся найти более эффективные методы лечения болезни Паркинсона. Симптомы заболевания вызваны потерей дофамин-продуцирующих клеток в среднем мозге, что приводит к ухудшению двигательной функции.
Лечение, которое еще не существует, но на которое исследователи очень надеются, включает замену потерянных клеток, продуцирующих дофамин, новыми клетками, выращенными в лаборатории из стволовых клеток.
Однако одно препятствие, с которым столкнулось это исследование, заключается в том, что относительно мало известно о среднем мозге человека, а это означает, что знания о сходстве между культивируемыми и эндогенными клетками, продуцирующими дофамин, также скудны.
"Чтобы узнать больше об этом, мы использовали одноклеточный анализ для изучения активности генов в отдельных клетках," говорит Стен Линнарссон из отдела медицинской биохимии и биофизики Каролинского института. "Мы идентифицировали и сравнили культивируемые клетки, продуцирующие дофамин, с клетками человеческого мозга и мышей."
Две исследовательские группы под руководством профессора Линнарссона и профессора Эрнеста Аренаса с докторантами Джоэле Ла Манно и Даниэлем Гильборгом обнаружили 25 различных типов клеток, включая ранее неизвестные подтипы незрелых клеток (радиальная глия), которые дают начало определенным типам нейронов. Одно удивительное открытие заключается в том, что культуры клеток in vitro имели почти такую же степень разнообразия и сложности, что и средний мозг человека.
"Они образуют состав, аналогичный составу мозга, но они не идентичны и, вероятно, не работают," говорит Линнарссон. "Цель состоит в том, чтобы производить культивируемые клетки, которые максимально похожи на те, которые развиваются в головном мозге."
Работа двух команд также привела к разработке метода оценки качества образцов стволовых клеток, который достигается путем тщательного сравнения с клетками, наблюдаемыми в эмбрионе. Этот метод очень важен для понимания развития мозга и, в частности, для способности оценивать качество клеток, которые однажды будут трансплантированы людям в международных клинических испытаниях.
"Нам нужно знать, что мы вкладываем в мозги людей," говорит профессор Аренас. "До сих пор нам удавалось протестировать только несколько маркеров в фетальных дофамин-продуцирующих клетках. Наш новый метод открывает совершенно новые возможности для оценки качества и исследования болезни Паркинсона."
Может сравнивать дофамин-продуцирующие клетки двух видов
Это также первый раз, когда был разработан метод для сравнения дофамин-продуцирующих клеток двух видов – человека и мышей. Учитывая, что фактически все исследования в этой области проводятся на мышах, это дает ученым очень важный инструмент.
"Удивительно, насколько схоже эмбриональное развитие человека и мыши с точки зрения как типов клеток, так и активности генов," говорит профессор Линнарссон. "Таким образом, наше исследование можно рассматривать как доказательство того, что исследования дофаминовых клеток у мышей работают."