Biologi sel stem saraf

Sel stem saraf, sel yang selalunya tidak dibezakan berasal dari sistem saraf pusat. Sel stem saraf (NSCs) berpotensi menimbulkan sel keturunan yang tumbuh dan membezakan menjadi sel neuron dan sel glial (sel bukan neuron yang melindungi neuron dan meningkatkan kelajuan di mana neuron menghantar isyarat).

sel stem: Sel stem saraf

Penyelidikan telah menunjukkan bahawa terdapat juga sel induk di otak. Pada mamalia sangat sedikit neuron baru terbentuk selepas kelahiran, tetapi beberapa neuron

Selama bertahun-tahun difikirkan bahawa otak adalah sistem tertutup dan tetap. Malah ahli neuroanatomis Sepanyol yang terkenal Santiago Ramón y Cajal, yang memenangi Hadiah Nobel untuk Fisiologi pada tahun 1906 kerana menjadikan neuron sebagai sel asas otak, tidak menyedari mekanisme neurogenesis (pembentukan tisu saraf) semasa kerjayanya yang luar biasa. Hanya ada beberapa penemuan, terutama pada tikus, burung, dan primata, pada paruh kedua abad ke-20 yang mengisyaratkan kemampuan regeneratif sel-sel otak. Selama ini, para saintis beranggapan bahawa setelah otak rusak atau mulai merosot, ia tidak dapat menjana semula sel-sel baru dengan cara sel-sel jenis lain, seperti sel hati dan kulit, dapat tumbuh semula. Penjanaan sel-sel otak baru di otak orang dewasa dianggap mustahil kerana sel baru tidak akan dapat sepenuhnya mengintegrasikan dirinya ke dalam sistem otak yang ada sekarang. Tidak sampai tahun 1998 NSC ditemukan pada manusia, pertama kali ditemukan di kawasan otak yang disebut hippocampus, yang diketahui berperan dalam pembentukan kenangan. NSC kemudian didapati aktif dalam mentol penciuman (kawasan yang memproses bau) dan tidak aktif dan tidak aktif di septum (kawasan yang memproses emosi), striatum (kawasan yang memproses pergerakan), dan saraf tunjang.

Hari ini saintis sedang menyiasat farmaseutikal yang dapat mengaktifkan NSC yang tidak aktif sekiranya kawasan di mana neuron berada menjadi rosak. Jalan penyelidikan lain berusaha mencari cara untuk memindahkan NSC ke kawasan yang rosak dan untuk memujuk mereka untuk berpindah ke seluruh kawasan yang rosak. Masih penyelidik sel induk lain berusaha untuk mengambil sel stem dari sumber lain (iaitu embrio) dan mempengaruhi sel-sel ini untuk berkembang menjadi sel neuron atau sel glial. Sel induk yang paling kontroversial adalah sel yang diperoleh dari embrio manusia, yang mesti dimusnahkan untuk mendapatkan sel tersebut. Para saintis dapat membuat sel induk pluripoten yang diinduksi dengan memprogramkan semula sel-sel somatik dewasa (sel-sel tubuh, tidak termasuk sel sperma dan telur) melalui pengenalan gen pengatur tertentu. Walau bagaimanapun, penghasilan sel yang diprogramkan memerlukan penggunaan retrovirus, dan oleh itu sel-sel ini berpotensi untuk memperkenalkan virus penyebab barah berbahaya kepada pasien. Sel induk embrio (ESC) memiliki potensi yang luar biasa, kerana mereka mampu berubah menjadi jenis sel yang terdapat di dalam tubuh manusia, tetapi penyelidikan lebih lanjut diperlukan untuk mengembangkan kaedah mengasingkan dan menghasilkan ESC yang lebih baik.

Pemulihan strok adalah salah satu bidang penyelidikan di mana banyak yang ditemui mengenai janji dan kerumitan terapi sel stem. Dua pendekatan utama dapat diambil untuk terapi sel induk: pendekatan endogen atau pendekatan eksogen. Pendekatan endogen bergantung pada merangsang NSC dewasa di dalam badan pesakit itu sendiri. Sel-sel induk ini terdapat di dua zon gyrus dentate (bahagian hippocampus) di otak, dan juga di striatum (bahagian ganglia basal yang terletak jauh di dalam hemisfera serebrum), neokorteks (ketebalan luar korteks serebrum yang sangat berbelit), dan saraf tunjang. Dalam model tikus, faktor pertumbuhan (bahan perantara pertumbuhan sel), seperti faktor pertumbuhan fibroblas-2, faktor pertumbuhan endotel vaskular, faktor neurotropik yang berasal dari otak, dan eritropoietin, telah diberikan setelah strok dalam usaha untuk mendorong atau meningkatkan neurogenesis, dengan itu dapat mengelakkan kerosakan otak dan mendorong pemulihan fungsi. Faktor pertumbuhan yang paling menjanjikan dalam model tikus adalah eritropoietin, yang mendorong percambahan sel progenitor saraf dan telah terbukti mendorong neurogenesis dan peningkatan fungsi berikutan strok embolik pada tikus. Ini diikuti oleh ujian klinikal di mana eritropoietin diberikan kepada sampel kecil pesakit strok, yang akhirnya menunjukkan peningkatan dramatik terhadap individu dalam kumpulan plasebo. Erythropoietin juga menunjukkan janji pada pesakit skizofrenia dan pesakit sklerosis berganda. Walau bagaimanapun, kajian lanjut perlu dilakukan pada kumpulan pesakit yang lebih besar untuk mengesahkan keberkesanan eritropoietin.

Terapi sel stem eksogen bergantung pada pengekstrakan, penanaman in vitro, dan pemindahan sel induk seterusnya ke kawasan otak yang terkena strok. Kajian menunjukkan bahawa NSC dewasa boleh didapati dari gyrus dentate, hippocampus, korteks serebrum, dan bahan putih subkortikal (lapisan di bawah korteks serebrum). Kajian pemindahan sebenar telah dilakukan pada tikus dengan kecederaan saraf tunjang menggunakan sel induk yang telah biopsi dari zon subventrikular (kawasan yang mendasari dinding rongga otak yang berisi cecair, atau ventrikel) otak orang dewasa. Nasib baik, tidak ada kekurangan berfungsi akibat biopsi. Terdapat juga kajian pada tikus di mana ESC atau sel induk saraf yang berasal dari janin dan sel progenitor (sel yang tidak dibezakan; mirip dengan sel induk tetapi dengan kemampuan pembezaan yang lebih sempit) telah dipindahkan ke kawasan otak yang mengalami kerosakan akibat strok. Dalam kajian ini, NSC yang dicangkokkan berjaya dibezakan menjadi neuron dan sel glial, dan terdapat beberapa pemulihan yang berfungsi. Perhatian utama, bagaimanapun, dengan terapi eksogen adalah bahawa saintis belum memahami sepenuhnya mekanisme asas pembezaan sel-sel progenitor dan penyatuan mereka ke dalam rangkaian neuron yang ada. Di samping itu, saintis dan doktor belum tahu bagaimana mengawal percambahan, penghijrahan, pembezaan, dan kelangsungan hidup NSC dan keturunannya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa NSC sebagian diatur oleh lingkungan mikro khusus, atau niche, di mana mereka berada.

Terdapat juga penyelidikan mengenai sel induk hematopoietik (HSC), yang biasanya membezakan menjadi sel darah tetapi juga dapat ditransferifikasikan menjadi garis keturunan saraf. HSC ini dapat dijumpai di sumsum tulang, darah tali pusat, dan sel darah periferal. Menariknya, sel-sel ini telah digerakkan secara spontan oleh jenis strok tertentu dan juga dapat digerakkan lebih jauh oleh faktor perangsang koloni granulosit (G-CSF). Kajian G-CSF pada tikus telah menunjukkan bahawa ia boleh menyebabkan peningkatan fungsi setelah strok, dan ujian klinikal pada manusia tampak menjanjikan. Kajian eksogen juga telah dilakukan pada tikus dengan HSC. HSC diberikan secara tempatan di lokasi kerosakan dalam beberapa kajian atau diberikan secara sistematik melalui transplantasi intravena dalam kajian lain. Prosedur terakhir lebih mudah dilaksanakan, dan HSC yang paling berkesan nampaknya adalah prosedur yang berasal dari darah periferal.

Penyelidikan yang telah dilakukan mengenai terapi sel stem untuk epilepsi dan penyakit Parkinson juga menunjukkan janji dan kesukaran membudayakan sel stem dengan tepat dan memasukkannya ke dalam sistem hidup. Berkenaan dengan ESC, kajian menunjukkan bahawa mereka mampu dibezakan menjadi neuron dopaminergik (neuron yang menyebarkan atau diaktifkan oleh dopamin), neuron motorik tulang belakang, dan oligodendrocytes (sel bukan neuronal yang berkaitan dengan pembentukan myelin). Dalam kajian yang bertujuan untuk merawat epilepsi, prekursor saraf sel stem embrio tikus (ESN) ditransplantasikan ke dalam hippocampi tikus epilepsi kronik dan tikus kawalan. Selepas pemindahan, tidak ada perbezaan yang terdapat pada sifat fungsional ESN, kerana semuanya menunjukkan sifat sinaptik neuron. Walau bagaimanapun, masih perlu dilihat sama ada ESN mempunyai kemampuan untuk bertahan dalam jangka masa yang lama dalam hippocampus epilepsi, untuk membezakan menjadi neuron dengan fungsi hippocampal yang betul, dan untuk menekan defisit pembelajaran dan ingatan dalam epilepsi kronik. NSC, sebaliknya, telah diperhatikan untuk bertahan hidup dan membezakan bentuk neuron fungsional yang berbeza pada tikus. Walau bagaimanapun, tidak jelas apakah NSC dapat membezakan ke dalam bentuk fungsional yang berlainan dalam jumlah yang sesuai dan adakah NSC dapat disinaps dengan betul dengan neuron hiperekscitable untuk menghambatnya, sehingga dapat menahan kejang.

Rawatan untuk penyakit Parkinson juga menunjukkan janji dan menghadapi rintangan yang serupa. Penyelidikan klinikal telah dilakukan pada pemindahan tisu mesencephalic janin manusia (tisu yang berasal dari otak tengah, yang merupakan bagian dari batang otak) ke dalam striata pesakit Parkinson. Walau bagaimanapun, tisu ini mempunyai ketersediaan terhad, yang menjadikan pemindahan ESC lebih menarik. Memang, penyelidikan telah menunjukkan bahawa neuron dopaminergik yang dapat dipindahkan - jenis neuron yang terkena penyakit Parkinson - dapat dihasilkan dari ESC tikus, primata, dan manusia. Perbezaan utama antara ESC tetikus dan manusia, bagaimanapun, adalah bahawa ESC manusia memerlukan lebih lama untuk membezakan (sehingga 50 hari). Juga, program pembezaan untuk ESC manusia memerlukan pengenalan serum haiwan untuk menyebarkan, yang mungkin melanggar peraturan perubatan tertentu, bergantung pada negara. Penyelidik juga perlu mencari cara untuk mendapatkan sel-sel progenitor dopaminergik yang berasal dari ESC untuk bertahan dalam jangka masa yang lebih lama selepas pemindahan. Akhirnya, terdapat isu kesucian populasi sel yang berasal dari ESC; semua sel mesti disahkan sebagai sel prekursor dopaminergik sebelum dapat dipindahkan dengan selamat. Walaupun begitu, teknik pembezaan dan pemurnian bertambah baik dengan setiap kajian. Sesungguhnya, penjanaan sejumlah besar populasi sel murni dan spesifik untuk pemindahan manusia tetap menjadi matlamat yang dapat dicapai.