Enkel lægemiddelformel regenererer hjerneceller
Forskere har taget et skridt fremad i søgen efter en pille, der kan gendanne hjernens funktion tabt gennem slagtilfælde, hjerneskader og tilstande som Alzheimers sygdom.
Forskere ved Pennsylvania State University (Penn State) i State College konverterede gliaceller til fungerende neuroner ved hjælp af en kombination af kun fire små molekyler.
Gliaceller kan blandt andet understøtte og beskytte neuroner, som er celler, der udfører hjernens mentale funktioner.
I et nyt studieoplæg, der nu findes i tidsskriftet Stamcelle rapporterbeskriver forskerne, hvordan deres konverterede neuroner overlevede i mere end 7 måneder i laboratoriekulturer.
De nye neuroner viste også en evne til at arbejde som normale hjerneceller. De dannede netværk og kommunikerede med hinanden ved hjælp af både elektriske og kemiske signaler.
Gliaceller spredes efter skade
Seniorforfatter Gong Chen, der er professor i biologi i Penn State, forklarer, at neuroner ikke regenereres, når hjernevæv bliver beskadiget.
"I modsætning hertil," tilføjer han, "kan gliaceller, som samles omkring beskadiget hjernevæv, formere sig efter hjerneskade."
I deres studieoplæg forklarer han og hans team, hvordan gliaceller danner ar, der beskytter neuronerne mod yderligere skade.
På grund af deres konstante tilstedeværelse blokerer glialar imidlertid også væksten af nye neuroner og transmission af signaler mellem dem.
Tidligere forsøg på at gendanne neuronregenerering ved at fjerne glialarrene har haft "begrænset succes", bemærkede undersøgelsesforfatterne.
Prof. Chen mener, at "den bedste måde at gendanne mistede neuronale funktioner på" er at skabe nye neuroner ud af gliacellerne tæt på de døde neuroner.
Omprogrammering af astrocytter til neuroner
I tidligere arbejde havde Prof. Chen og hans team vist, at det var muligt at "kemisk omprogrammere" en type gliacelle kaldet astrocytter til neuroner ved hjælp af ni små molekyler i en bestemt sekvens. Men da de udforskede, hvordan man oversatte metoden fra laboratoriet til klinikken, indså de, at den var for kompliceret.
Så målet med den nye undersøgelse var at finde en mindre kombination af molekylerne, der kan omprogrammere astrocytter til fungerende neuroner på en mere ligetil måde.
Forskerne testede hundreder af kombinationer, indtil de fandt en effektiv formel bestående af "fire kernemediciner."
”Ved at bruge fire molekyler,” forklarer den første undersøgelsesforfatter Jiu-Chao Yin, der er kandidatstuderende i biologi i Penn State, “der modulerer fire kritiske signalveje i humane astrocytter, kan vi effektivt dreje menneskelige astrocytter - så mange som 70 procent - ind i funktionelle neuroner. ”
Holdet testede også effekten af at droppe et af de fire molekyler fra formlen. Ingen trelægemiddelformel var dog så effektiv som versionen med fire lægemidler. Faktisk var den bedste kombination af tre lægemidler 20 procent mindre effektiv end den med fire lægemidler.
Brug af kun et af molekylerne var ikke nok til at omdanne astrocytterne til neuroner.
Simpelt alternativ til genterapi
Prof. Chen og hans kolleger har arbejdet med at regenerere neuroner i nogen tid. Før de vendte sig til kemisk omprogrammering, havde de eksperimenteret med genterapi.
De konkluderede imidlertid, at en genterapitilgang, der kunne koste omkring $ 500.000 pr. Person, ville være for dyr. Derudover kræver levering af genterapi sofistikerede, avancerede teknikker og ekspertise.
Prof. Chen forklarer, at den største fordel ved den kemiske programmeringsmetode er, at "en pille, der indeholder små molekyler, kunne distribueres bredt i verden og endda nå landdistrikterne uden avancerede hospitalssystemer."
Han og hans team fandt også, at injektion af de fire stoffer i voksne mus øgede generationen af nye hjerneceller i hippocampus, som er en region i hjernen, der spiller en rolle i hukommelsen.
Meget mere arbejde fremad
Undersøgelsesforfatterne påpeger, at resultaterne kun er et skridt fremad mod neuronregenerering i en pille. Der er stadig meget arbejde at gøre med at udvikle den rigtige formel, især med hensyn til "emballering og levering" af de små molekyler.
Ud over at bekræfte deres effektivitet er forskerne også nødt til at undersøge bivirkningerne og sikkerheden af stofferne.
De er imidlertid overbeviste om, at deres nye formel med fire lægemidler en dag vil realisere dets potentiale som en ligetil behandling for mennesker, der mister neuronal funktion gennem hjerneskade, slagtilfælde og neurodegenerative tilstande som Alzheimers sygdom.
"Min ultimative drøm er at udvikle et simpelt lægemiddelafgivelsessystem, som en pille, der kan hjælpe slagtilfælde og Alzheimers patienter overalt i verden til at regenerere nye neuroner og gendanne deres mistede lærings- og hukommelsesfunktioner."
Prof. Gong Chen
