Wissenschaftler erh alten Zellen, die das Rückenmark reparieren

Wissenschaftler erh alten Zellen, die das Rückenmark reparieren
Wissenschaftler erh alten Zellen, die das Rückenmark reparieren
Anonim

St. Louis, 23. Mai 2000 – Nach stürmischem Wetter kommen Linienrichter in Scharen, um die elektrische Isolierung auszutauschen. Jetzt haben Wissenschaftler eine Belegschaft von Zellen darauf trainiert, in das verletzte Rückenmark einzudringen und die Linien neu zu umwickeln. Mit einfachen und kostengünstigen Techniken verwandelten sie embryonale Stammzellen in Zellen des Nervensystems, sogenannte Oligodendrozyten. Als die Oligodendrozyten in das Rückenmark von verletzten oder mutierten Ratten injiziert wurden, isolierten sie nackte Nervenaxone wieder. Diese langen Arme aus Nervenzellen transportieren Botschaften das Rückenmark hinauf und hinunter.

"Dies ist die erste Demonstration, dass aus embryonalen Stammzellen gewonnene Oligodendrozyten im verletzten erwachsenen Nervensystem remyelinisieren können", sagt John McDonald, M.D., Ph.D. „Das ist relevant, weil Erkrankungen, die zu Myelinverlust führen, wie Rückenmarksverletzungen, Schlaganfall, Multiple Sklerose und transversale Myelinitis, hauptsächlich bei Erwachsenen auftreten.“

McDonald ist Assistenzprofessor für Neurologie und neurologische Chirurgie an der Washington University School of Medicine in St. Louis. Seine Forschungsgruppe berichtet über ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences vom 23. Mai.

Myelin ist das Fettmaterial, das die Kommunikationsleitungen des Nervensystems isoliert. Diese von Axonen gebildeten Linien ermöglichen es dem Gehirn, mit dem Rest des Körpers zu kommunizieren. Aber sie hören auf zu arbeiten, wenn sie ihr Myelin verlieren, wie es oft passiert, wenn das Rückenmark beschädigt ist. „Die Remyelinisierung ansonsten intakter Axone könnte ein praktischer Weg sein, Rückenmarkspatienten dabei zu helfen, Funktionen wie Blasenkontrolle oder Bewegung der Gliedmaßen zu verbessern“, sagt McDonald.

Embryonale Stammzellen können sich zu jedem Zelltyp im Körper entwickeln.Aber David I. Gottlieb, Ph.D, Professor für Neurobiologie und außerordentlicher Professor für Biochemie und molekulare Biophysik, entdeckte zuvor, dass eine rechtzeitige Anwendung von Retinsäure sie dazu bringt, Vorläufer von Nervensystemzellen zu werden: Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten. In der aktuellen Studie zeigte das Team von McDonald’s, dass Oligodendrozyten in diesen Mischkulturen die Axone der Nervenzellen mit Myelin umhüllen. Darüber hinaus waren Axone nach neun Tagen fest umwickelt – etwa einen Monat früher als wenn Oligodendrozyten, die aus dem Gehirn oder dem Rückenmark entnommen wurden, Axone von kultivierten Neuronen remyelinisieren.

Die Forscher erhielten auch die ersten nahezu reinen Kulturen von Oligodendrozyten aus den embryonalen Stammzellen der Maus. Der Trick, den sie entdeckten, bestand darin, die Mischkulturen von Medium mit Serum auf Medium mit den bevorzugten Wachstumsfaktoren der Oligodendrozyten zu überführen. In einem letzten Schritt fügten sie Medium hinzu, das von unreifen Oligodendrozyten-Vorläuferzellen verwendet worden war und daher Substanzen enthielt, die die Zellen abgesondert hatten.Etwa 90 Prozent der resultierenden Zellen waren Oligodendrozyten.

Weitere Experimente zeigten, dass Oligodendrozyten sowohl aus den Mischkulturen als auch aus den nahezu reinen Kulturen überleben und in lebenden Tieren arbeiten können. Zunächst transplantierten die Forscher Mischkulturen in Ratten, denen drei Tage zuvor eine demyelinisierende Chemikalie in das Brustrückenmark injiziert worden war. Sie markierten die Mauszellen auf verschiedene Weise, um sie von Rattenzellen zu unterscheiden.

Eine Woche nach der Transplantation entdeckten sie Mauszellen in der geschädigten Region. Die meisten dieser Zellen waren zu Oligodendrozyten geworden, vermutlich als Reaktion auf Signale aus dem demyelinisierten Rückenmark. Darüber hinaus waren diese Oligodendrozyten funktionsfähig. "Wir fanden eine sehr schnelle Myelinisierung", sagt McDonald. „Wir haben sogar innerhalb einer Woche nach der Transplantation fest umwickelte Axone gesehen.“

Die Forscher transplantierten die nahezu reinen Kulturen von Oligodendrozyten in das Rückenmark von fröstelnden Mäusen.Da diese Tiere nicht in der Lage sind, einen Schlüsselbestandteil des Myelins namens Myelin Basic Protein herzustellen, werden ihre Axone nur locker umwickelt. Neun Tage nach der Transplantation waren die Maus-Oligodendrozyten mehrere Millimeter von der Injektionsstelle entfernt. Nach einem Monat waren einige der Axone fest in 10 bis 15 Schichten Myelin eingewickelt, wie die Transmissionselektronenmikroskopie zeigte.

"Diese Studien zeigen, dass aus embryonalen Stammzellen gewonnene Oligodendrozyten Axone in Kultur myelinisieren und in erwachsenen Tieren mit defektem oder verletztem Rückenmark überleben und Axone myelinisieren können", sagt McDonald. „Deshalb können Transplantationen myelinproduzierender Zellen einen pragmatischen Ansatz zur Wiederherstellung sinnvoller neurologischer Funktionen bieten. Und die von uns entwickelten Methoden können unbegrenzte Vorräte an solchen Zellen produzieren.“

Liu S, Qu Y, Stewart TJ, Howard MJ, Chakrabortty S, Holekamp TF, McDonald JW. Embryonale Stammzellen differenzieren sich in Oligodendrozyten und myelinisieren in Kultur und nach Rückenmarkstransplantation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 23. Mai 2000.

Grants vom National Institute of Nervous Disorders and Stroke, dem W.M. Die Keck Foundation und NFL Charities unterstützten diese Forschung.

Die Vollzeit- und Freiwilligen-Fakultät der Washington University School of Medicine sind die Ärzte und Chirurgen der Barnes-Jewish und St. Louis Children's Hospitals. Die School of Medicine ist eine der führenden medizinischen Forschungs-, Lehr- und Patientenversorgungseinrichtungen des Landes. Durch ihre Zugehörigkeit zu den Kinderkrankenhäusern Barnes-Jewish und St. Louis ist die School of Medicine mit dem BJC He alth System verbunden.

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