ศึกษาเกี่ยวเซลล์ผิว

ในงานวิจัยชิ้นใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์จาก Washington University School of Medicine ในเมืองเซนต์หลุยส์ได้เปลี่ยนเซลล์ผิวหนังจากผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีให้เป็นเซลล์ประสาทสั่งการโดยตรงโดยไม่ต้องผ่านสถานะเซลล์ต้นกำเนิด เทคนิคนี้ทำให้สามารถศึกษาเซลล์ประสาทสั่งการของระบบประสาทส่วนกลางของมนุษย์ในห้องปฏิบัติการได้ ซึ่งแตกต่างจากเซลล์ประสาทสั่งการของเมาส์ที่ศึกษากันทั่วไป เซลล์ประสาทสั่งการของมนุษย์ที่เติบโตในห้องแล็บน่าจะเป็นเครื่องมือใหม่ เนื่องจากนักวิจัยไม่สามารถเก็บตัวอย่างเซลล์ประสาทเหล่านี้จากคนที่มีชีวิต แต่สามารถเก็บตัวอย่างผิวหนังได้อย่างง่ายดาย การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ ในวันที่ 7 กันยายนในวารสารCell Stem Cell การหลีกเลี่ยงขั้นตอนของสเต็มเซลล์ช่วยขจัดข้อกังวลด้านจริยธรรมที่เกิดขึ้นในการผลิตสิ่งที่เรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดหลายตัว ซึ่งคล้ายกับเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนในความสามารถในการกลายเป็นเซลล์ผู้ใหญ่ทุกประเภท และที่สำคัญ การหลีกเลี่ยงสถานะสเต็มเซลล์ทำให้เซลล์ประสาทสั่งการที่เกิดขึ้นสามารถคงอายุของเซลล์ผิวหนังเดิมไว้ได้ ดังนั้น อายุของผู้ป่วย การรักษาอายุตามลำดับเวลาของเซลล์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการศึกษาโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาทที่พัฒนาในคนแต่ละวัยและแย่ลงในช่วงหลายทศวรรษ "ในการศึกษานี้ เราใช้เฉพาะเซลล์ผิวหนังจากผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีที่มีอายุตั้งแต่ 20 ต้นๆ ถึงปลาย 60" ผู้เขียนอาวุโส Andrew S. Yoo, PhD, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพัฒนาการกล่าว "การวิจัยของเราเผยให้เห็นว่าโมเลกุล RNA ขนาดเล็กสามารถทำงานร่วมกับสัญญาณเซลล์อื่นๆ ที่เรียกว่าปัจจัยการถอดความเพื่อสร้างเซลล์ประสาทเฉพาะประเภทได้อย่างไร ในกรณีนี้คือเซลล์ประสาทสั่งการ ในอนาคต เราต้องการศึกษาเซลล์ ผิว หนังจากผู้ป่วยที่มีความผิดปกติของเซลล์ประสาทสั่งการของเรา กระบวนการแปลงควรจำลองลักษณะของโรคที่เริ่มเกิดขึ้นช้าโดยใช้เซลล์ประสาทที่ได้รับจากผู้ป่วยที่มีอาการ " “การย้อนกลับไปในช่วงเซลล์ต้นกำเนิดที่มีพลังมากมายนั้นเหมือนกับการรื้อบ้านแล้วสร้างใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น” ยูกล่าว "สิ่งที่เรากำลังทำเป็นเหมือนการปรับปรุงใหม่ เราเปลี่ยนการตกแต่งภายใน แต่ทิ้งโครงสร้างเดิมไว้ ซึ่งยังคงรักษาลักษณะของเซลล์ประสาทของผู้ใหญ่ที่มีอายุมากขึ้นซึ่งเราต้องการศึกษา" ความสามารถของนักวิทยาศาสตร์ในการแปลงเซลล์ผิวหนังของมนุษย์เป็นเซลล์ชนิดอื่นๆ เช่น เซลล์ประสาท มีศักยภาพในการเพิ่มพูนความเข้าใจเกี่ยวกับโรคและนำไปสู่การค้นหาวิธีใหม่ๆ ในการรักษาเนื้อเยื่อและอวัยวะที่เสียหาย ซึ่งเป็นสาขาที่เรียกว่าเวชศาสตร์ฟื้นฟู ในการแปลงเซลล์ผิวหนังให้เป็นเซลล์ประสาทสั่งการ นักวิจัยได้เปิดเซลล์ผิวหนังเพื่อส่งสัญญาณระดับโมเลกุลที่มักมีอยู่ในระดับสูงในสมอง ผลงานที่ผ่านมาของ Yoo และเพื่อนร่วมงานของเขาซึ่งขณะนั้นอยู่ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด แสดงให้เห็นว่าการได้รับ RNA สั้นๆ สองตัวอย่างเปลี่ยนเซลล์ผิวหนังของมนุษย์ให้กลายเป็นเซลล์ประสาท microRNA ทั้งสองนี้เรียกว่า miR-9 และ miR-124 เกี่ยวข้องกับการบรรจุคำสั่งทางพันธุกรรมของเซลล์ใหม่ ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้อธิบายลักษณะเฉพาะของกระบวนการบรรจุหีบห่อใหม่นี้อย่างละเอียด โดยระบุรายละเอียดว่าเซลล์ผิวหนังได้รับการปรับโปรแกรมใหม่เป็นเซลล์ประสาททั่วไปอย่างไร จึงสามารถนำทางไปสู่เซลล์ประสาทประเภทใดประเภทหนึ่งได้ พวกเขาพบว่ายีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้พร้อมที่จะแสดงออก แต่ยังคงไม่ทำงานจนกว่าจะมีการรวมโมเลกุลที่ถูกต้อง หลังจากการทดลองหลายอย่างด้วยการผสมผสานหลายๆ อย่าง นักวิจัยพบว่าการเพิ่มสัญญาณอีก 2 สัญญาณในการผสม ซึ่งก็คือปัจจัยการถอดความที่เรียกว่า ISL1 และ LHX3 ทำให้เซลล์ผิวหนังกลายเป็นเซลล์ประสาทสั่งการไขสันหลังในเวลาประมาณ 30 วัน การรวมกันของสัญญาณ - microRNAs miR-9 และ miR-124 บวกปัจจัยการถอดรหัส ISL1 และ LHX3 - บอกให้เซลล์พับคำสั่งทางพันธุกรรมสำหรับการสร้างผิวหนังและคลี่คำแนะนำสำหรับการสร้างเซลล์ประสาทสั่งการ ตาม Yoo และผู้ร่วมการศึกษา - ผู้เขียนคนแรก Daniel G. Abernathy และ Matthew J. McCoy นักศึกษาระดับปริญญาเอกในห้องทดลองของ Yoo; และ Woo Kyung Kim, PhD, ผู้ร่วมวิจัยหลังปริญญาเอก การศึกษาอื่นที่ผ่านมาจากทีมของ Yoo แสดงให้เห็นว่าการสัมผัสกับ microRNA สองตัวเดียวกันคือ miR-9 และ miR-124 บวกกับปัจจัยการถอดรหัสที่แตกต่างกันอาจทำให้เซลล์ผิวหนังกลายเป็นเซลล์ประสาทประเภทต่างๆ ในกรณีดังกล่าว เซลล์ผิวหนังจะกลายเป็นเซลล์ประสาทที่มีหนามขนาดกลางของ striatal ซึ่งได้รับผลกระทบในโรคฮันติงตัน ซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่สืบทอดมาและเสียชีวิตในที่สุด ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อโดยไม่สมัครใจและการลดลงของความรู้ความเข้าใจที่เริ่มเข้าสู่วัยผู้ใหญ่ตอนกลาง ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยกล่าวว่าเซลล์ประสาทสั่งการที่แปลงแล้วเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ประสาทสั่งการของเมาส์ปกติ ในแง่ของยีนที่เปิดและปิดและการทำงานของมัน แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถแน่ใจได้ว่าเซลล์เหล่านี้จะเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับเซลล์ประสาทสั่งการของมนุษย์ เนื่องจากเป็นการยากที่จะได้ตัวอย่างเซลล์ประสาทสั่งการที่เพาะเลี้ยงจากบุคคลที่เป็นผู้ใหญ่ การทำงานในอนาคตที่ศึกษาตัวอย่างเซลล์ประสาทที่ได้รับบริจาคจากผู้ป่วยหลังเสียชีวิตจำเป็นต้องพิจารณาว่าเซลล์เหล่านี้เลียนแบบเซลล์ประสาทสั่งการของมนุษย์ได้แม่นยำเพียงใด