როგორ აქვს ღეროვან უჯრედების ინოვაციებს ნეირომეცნიერების მოწინავე კვლევა

ადამიანის ტვინის შესწავლის ერთ – ერთი კარიბჭე ფაქტორია ადამიანის ტვინის რეალურ ფუნქციონირებაზე კვლევის ჩატარების შესაძლებლობა. შედეგად, მრავალი სამეცნიერო კვლევა ტარდება მღრღნელებზე, როგორც ძუძუმწოვრების მარიონეტზე. ამ მიდგომის ნაკლი ის არის, რომ მღრღნელების ტვინი განსხვავებულია სტრუქტურითა და ფუნქციონირებით. ჯონ ჰოპკინსის აზრით, სტრუქტურულად, ადამიანის ტვინი დაახლოებით 30 პროცენტი ნეირონია და 70 პროცენტი გლია, ხოლო მაუსის ტვინს საპირისპირო კოეფიციენტი აქვს [1]. MIT– ის მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ ადამიანის ნეირონების დენდრიტები სხვაგვარად ატარებენ ელექტრულ სიგნალებს, ვიდრე მღრღნელების ნეირონები [2]. ინოვაციური ალტერნატივაა ადამიანის ტვინის ქსოვილის ზრდა ღეროვანი უჯრედების ტექნოლოგიის გამოყენებით.

ღეროვანი უჯრედები არის დაუზუსტებელი უჯრედები, რომლებიც წარმოქმნიან დიფერენცირებულ უჯრედებს. ეს შედარებით ბოლოდროინდელი აღმოჩენაა, რომელიც 80 – იანი წლებიდან იწყება. ემბრიონის ღეროვანი უჯრედები პირველად 1981 წელს აღმოაჩინა სერ მარტინ ევანსმა, კარდიფის უნივერსიტეტმა, დიდ ბრიტანეთში, შემდეგ კი კემბრიჯის უნივერსიტეტში, 2007 წელს ნობელის პრემიის ლაურეატმა მედიცინაში [3].

1998 წელს ადამიანის ემბრიონის ღეროვანი უჯრედების იზოლირება გაიზარდა ლაბორატორიაში ჯეიმს ტომსონისგან, ვისკონსინის უნივერსიტეტის მედისონიდან და ჯონ გეჰარტისგან, ბალტიმორის ჯონ ჰოპკინსის უნივერსიტეტიდან [4].

რვა წლის შემდეგ, იაპონიის კიოტოს უნივერსიტეტის Shinya Yamanaka– მ აღმოაჩინა მეთოდი, რომლითაც თაგვების კანის უჯრედები გარდაიქმნება მრავალმხრივ ღეროვან უჯრედებზე, ვირუსის გამოყენებით ოთხი გენი შეიყვანეს [5]. მრავალფეროვან ღეროვან უჯრედებს აქვთ სხვა სახის უჯრედებში გადაქცევის უნარი. იამანკამ ჯონ ბ. გურდონთან ერთად მოიგო ნობელის პრემია ფიზიოლოგიაში ან მედიცინაში 2012 წელს იმისთვის, რომ აღმოაჩინეს, რომ სექსუალური უჯრედების გადაპროგრამება შესაძლებელია მრავალმხრივი გახდეს [6]. ეს კონცეფცია ცნობილია, როგორც ინდუცირებული მრავალფეროვანი ღეროვანი უჯრედები, ან iPSC.

2013 წელს ევროპულმა სამეცნიერო ჯგუფმა, მადლინ ლანკასტერისა და იურგენ კნობლიჩის ხელმძღვანელობით, შეიმუშავა სამგანზომილებიანი (3D) ცერებრალური ორგანოი ადამიანის მრავალმხრივი ღეროვანი უჯრედების გამოყენებით, რომლებიც ”გაიზარდა დაახლოებით ოთხ მილიმეტრამდე და შეეძლო 10 თვემდე გადარჩენა. . [7] ” ეს იყო მნიშვნელოვანი მიღწევა, რადგან წინა ნეირონების მოდელები კულტივირებული იყო 2D.

სულ ახლახანს, 2018 წლის ოქტომბერში, ტუფტების ხელმძღვანელობით მეცნიერთა გუნდმა ადამიანის ტვინის ქსოვილის 3D მოდელი გამოიმუშავა, რომელსაც გამოირჩეოდა სპონტანური ნერვული აქტივობა მინიმუმ ცხრა თვის განმავლობაში. კვლევა გამოქვეყნდა 2018 წლის ოქტომბერში ACS Biomaterials Science & Engineering, ამერიკის ქიმიური საზოგადოების ჟურნალი [8].

თაგვებში ღეროვანი უჯრედების საწყისი აღმოჩენებიდან დაწყებული, ადამიანის ნერვული ქსელების 3D 3D მოდელებით, მრავალმხრივი ღეროვანი უჯრედებიდან 40 წელზე ნაკლებ პერიოდში, მეცნიერული წინსვლის ტემპი ექსპონენციალურია. ადამიანის ტვინის ქსოვილის ეს 3D მოდელები ხელს შეუწყობს ალცჰეიმერის, პარკინსონის, ჰანტინგტონის, კუნთოვანი დისტროფიის, ეპილეფსიის, გვერდითი ამიოტროფიული სკლეროზის (აგრეთვე ALS ან ლუ გერიგის დაავადებას) ახალი მკურნალობის აღმოსაჩენად და ტვინის მრავალი სხვა დაავადების და დარღვევების გამოვლენას. ინსტრუმენტები, რომლებსაც ნეირომეცნიერება იყენებს კვლევისთვის დახვეწილობაში ვითარდება და ღეროვანი უჯრედები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ პროგრესის დაჩქარებაში, კაცობრიობის სასარგებლოდ.

საავტორო უფლებები © 2018 Cami Rosso ყველა უფლება დაცულია.

2. როსო, კამი. ”რატომ ავლენს ადამიანის ტვინი უფრო მაღალ ინტელექტს?” ფსიქოლოგია დღეს. 2018 წლის 19 ოქტომბერი.

3. კარდიფის უნივერსიტეტი. ”სერ მარტინ ევანსი, ნობელის პრემია მედიცინის დარგში.” წაკითხვის თარიღი: 2018 წლის 23 ოქტომბერი http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. გულის ხედები. "ღეროვანი უჯრედების ქრონოლოგია." 2015 აპრ-ივნ. წაკითხვის თარიღი: 10-23-2018 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. სკუდელარი, მეგანი. ”როგორ შეცვალა iPS უჯრედებმა სამყარო.” Ბუნება. 2016 წლის 15 ივნისი.

6. ნობელის პრემია (2012-10-08). ”ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში 2012 [Პრეს - რელიზი]. წაკითხვის თარიღი: 2018 წლის 23 ოქტომბერი https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. როჟანი, სიუზან იანგი. ”მეცნიერები ზრდის ადამიანის ტვინის 3-დ ქსოვილებს.” MIT ტექნოლოგიის მიმოხილვა. 2013 წლის 28 აგვისტო.

1. კანტლი, უილიამ ლ. დუ, ჩუანგი; ლომოიო, სელენე; დეპალმა, თომასი; პეირენტი, ემილი; კლეინკნეხტი, დომინიკი; ჰანტერი, მარტინი; ტანგ-შომერი, მინ დ. ტესკო, ჯუზეპინა; კაპლანი, დევიდ ლ. ” ადამიანის ნერვული ქსელის ფუნქციური და მდგრადი მოდელები მრავალფეროვანი ღეროვანი უჯრედებიდან. ”ACS Biomaterials Science & Engineering, ამერიკის ქიმიური საზოგადოების ჟურნალი. 2018 წლის 1 ოქტომბერი.