Neurontransplantaties kunnen hersencircuits herstellen

Een nieuw onderzoek door de neurowetenschapper Jeffrey Macklis en collega's van Harvard University suggereert dat het mogelijk is om foetale neuronen in een deel van het muizenbrein te transplanteren dat normaal geen nieuwe hersencellen genereert en abnormale circuits zullen repareren. In dit geval repareerden de onderzoekers een genetisch defect dat obesitas veroorzaakt, maar dat was niet het doel van hun werk om een ??principeprincipe vast te stellen dat getransplanteerde neuronen kunnen integreren in bestaande defecte hersenkringen en deze kunnen herstellen.
De studie, online gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap op 25 november daagt het idee uit dat je de belangrijkste delen van de hersenen van zoogdieren niet kunt repareren.
De onderzoekers, van Harvard University, Massachusetts General Hospital (MGH), Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) en Harvard Medical School (HMS) gebruikten mutante muizen die genetisch gemanipuleerd waren om de receptor voor leptine, een hormoon dat inwerkt op de hersenen, te missen cellen in de hypothalamus om het metabolisme te reguleren en het lichaamsgewicht te reguleren. Zonder deze receptor worden muizen morbide obesitas en diabetes.
Dit type genetisch gemodificeerde muis wordt vaak gebruikt als een diermodel voor onderzoek naar obesitas, diabetes en dyslipidemie en staat bekend als de "db / db-muis".
De onderzoekers namen normale hypothalamusneuronen, geselecteerd op een bepaald stadium, uit de hersenen van foetale muizen die de leptine-receptor niet hadden, en transplanteerden ze in de hypothalamus van de mutante muizen. Om de getransplanteerde cellen precies op de juiste plaats te plaatsen, in een microscopisch klein gebied van de hypothalamus, gebruikten ze een methode die bekend staat als "hoge resolutie ultrageluidmicroscopie".
De getransplanteerde neuronen herstelden de defecte hersencircuits, zodat de mutante muizen konden reageren op leptine, met als gevolg dat ze aanzienlijk minder gewicht bereikten.
De muizen die de getransplanteerde cellen ontvingen, groeiden nog steeds uit tot dikkere dan normale muizen, maar ze waren niet zo dik als morbide obesitas-gevoelige muizen die de transplantaties niet kregen en ze werden geen diabetische. De transplantatie-ontvangers wogen een paar dagen na de geboorte ongeveer 40 tot 45 gram, vergeleken met 25 gram voor normale muizen en 55 tot 60 gram voor obese-gevoelige muizen die een placebo-achtige operatie ondergingen zonder nieuwe neuronen te ontvangen.
Macklis en collega's hebben ook onderzocht wat er gebeurde in de hersenen van de muizen nadat ze de transplantaties hadden gekregen. Ze gebruikten verschillende markers, waaronder het feit dat een ander gen in de getransplanteerde neuronen ervoor zorgt dat een eiwit groen fluoresceert in een bepaald licht, om het pad te volgen dat de cellen volgden. Ze ontdekten dat de getransplanteerde neuronen zich hadden gespecialiseerd in verschillende soorten die normaal in de hypothalamus voorkomen. Niet alleen dit, maar ze hadden ook synapsen met andere neuronen gevormd: synaptische verbindingen zijn essentieel voor hersencellen om met elkaar te communiceren.
De onderzoekers schrijven in hun paper:
"Donor neuronen gedifferentieerd en geïntegreerd als vier verschillende hypothalamische neuron subtypes, vormden functionele excitatory en remmende synapsen, gedeeltelijk herstelde leptine-reactiviteit, en verbeterde hyperglycemie en obesitas in db / db-muizen."
Ze toonden ook aan dat de nieuwe hypothalamische neuronen hetzelfde patroon van elektrische activiteit hadden als normale neuronen in reactie op leptine en communiceerden met de natieve neuronen.
Macklis vertelde Science NOW dat de nieuwe neuronen zich als "antennes" voor leptine gedroegen en die signalen naar de hersenen zonden. Hij en zijn collega's schrijven in hun conclusie:
"Deze experimenten dienen als een bewijs van concept dat getransplanteerde neuronen functioneel complexe neuronale circuits in de hersenen van zoogdieren kunnen reconstrueren."
Ze hopen dat het vermogen om hersencircuits op deze manier te repareren de deur opent naar de behandeling van een reeks van aandoeningen op een hoger niveau, waaronder ruggenmergletsel, autisme, epilepsie, de ziekte van Huntington, de ziekte van Parkinson en ALS (de ziekte van Lou Gehrig).
Het pad naar dergelijke nieuwe wegen zal echter waarschijnlijk zowel uitdagingen als beloften met zich meebrengen. In de afgelopen maand hebben we het nieuws gehad dat Geron, het biotechbedrijf in Californië, zich heeft teruggetrokken uit het proces om stamcellen te gebruiken om rugletsel te herstellen, en het lijkt erop dat gebrek aan financiering de reden is dat het zich volledig terugtrekt van stamcelwerk. En studies die foetale celtransplantaties testen voor de behandeling van de ziekte van Parkinson hebben ook niet de verwachte beloften opgeleverd.
Maar Macklis en collega's lijken optimistischer en wijzen op nieuwe lessen die ze in hun studie hebben geleerd, zoals het belang van het oogsten van de foetale neuronen precies op het moment dat ze op het punt staan ??te differentiëren in verschillende soorten hypothalamische neuronen. Eerdere experimenten zijn mogelijk mislukt omdat de wetenschappers zich het belang van deze timing niet realiseerden. Het kan bijvoorbeeld zijn dat de signalen in de nieuwe omgeving moeten worden afgestemd op de gereedheid van de getransplanteerde cellen om ze te ontvangen.
Ze noemen hun onderzoek een "proof of concept" voor het bredere idee dat nieuwe neuronen defecte complexe circuits in de hersenen van zoogdieren kunnen integreren en wijzigen.
Ze gaan nu over op wat ze "gecontroleerde neurogenese" noemen, waar wetenschappers de groei van nieuwe hersencellen vanuit de hersenen aansturen, waardoor een nieuwe weg naar regeneratieve therapieën wordt geopend.
Macklis vertelde Harvard Gazette:
"De volgende stap voor ons is om parallelle vragen te stellen aan andere delen van de hersenen en het ruggenmerg, degenen die betrokken zijn bij ALS en met verwondingen aan het ruggenmerg."
"Kunnen we in dergelijke gevallen schakelingen heropbouwen in de hersenen van zoogdieren, ik vermoed dat we dat kunnen," voegde hij eraan toe.
Fondsen van de National Institutes of Health, het Jane and Lee Seidman Fund voor Central Nervous System Research, het Emily en Robert Pearlstein Fund for Nervous System Repair, de Picower Foundation, het National Institute of Neurological Disorders and Stroke, Autism Speaks en de Nancy Lurie Marks Family Foundation, betaald voor de studie.
Geschreven door Catharine Paddock PhD

Bepalen of een gezicht echt is - hoe werkt het brein?

Het menselijk brein is in staat om overal waar we kijken fantasieën te vinden die op gezichten lijken, of het nu Jezus 'gezicht is op een tortilla of New Hampshire's vroegere graniet' Old Man of the Mountain '. Hoewel volgens een onderzoek van Pawan Sinha, professor in de hersenen en cognitieve wetenschappen bij MIT en zijn collega's, het normale menselijke brein bijna nooit gelooft dat dergelijke objecten echt menselijke gezichten zijn.

(Health)

Bacterium Molecule Stopt borstkanker

In een studie gepubliceerd in Nature Chemistry hebben onderzoekers onthuld hoe een molecuul dat voor het eerst werd ontdekt in bacteriën, een eiwit blokkeert dat borstkanker veroorzaakt en zich verspreidt. Onderzoekers van Cancer Research UK's Cambridge Research Institute, gefinancierd door de Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) en The University of Cambridge, hebben op moleculair niveau aangetoond hoe thiostrepton (een natuurlijk voorkomend kankerverwekkend molecuul) een kanker "vasthoudt" -preventie van eiwit genaamd FOXM1, waardoor het niet werkt.

(Health)