Открытие позволяет этому широкому классу человеческих нейронов и их сенсорных механизмов быть изученным относительно легко в лаборатории. «Вызванные сенсорные нейроны», произведенные этим методом, должны также быть полезными в тестировании потенциально новых методов лечения для боли, зуда и связанных условий.«Следуя работа профессора TSRI Ардема Пэйтапутиэна, который определил многие гены, которые обеспечивают эти нейроны отборными ответами на температуру, боль и давление, мы нашли способ произвести вызванные сенсорные нейроны от людей, где эти гены могут быть выражены в их ‘нормальной’ клеточной среде», сказала Адъюнкт-профессор Кристин К. Болдуин, следователь в Центре Нейробиологии Дорриса TSRI. «Этот метод быстр, прочен и масштабируем. Поэтому мы надеемся, что эти вызванные сенсорные нейроны позволят нашей группе и другим определять новые комплексы, которые блокируют боль и зуд и лучше понять и лечить нейродегенеративное заболевание и повреждение спинного мозга».
Отчет команды Болдуина появляется как прогресс публикация онлайн по своей природе Нейробиология 24 ноября 2014.В поисках лучшей моделиНейроны, которые могут быть сделаны с новой техникой обычно, проживают в группах, названных спинными ганглиями корня (DRG) вдоль внешнего позвоночника.
Сенсорные нейроны DRG вытягивают нервные волокна в кожу, мышцу и суставы на всем протяжении тела, где они по-разному обнаруживают мягкое прикосновение, болезненное прикосновение, тепло, простуду, раны и воспламенение, вызывающие зуд вещества, химические раздражители, колебания, обилие мочевого пузыря и двоеточия, и даже информации о том, как тело и его конечности помещены. Недавно эти нейроны были также связаны со старением и с аутоиммунной болезнью.
Из-за трудностей, вовлеченных во взрослого сбора урожая и культивирования человеческие нейроны, большая часть исследования в области нейронов DRG была проведена у мышей. Но мыши имеют ограниченное использование в понимании человеческой версии этой широкой «соматосенсорной» системы.«Модели мыши не представляют полное разнообразие человеческого ответа», сказал Жоэль В. Бланшар, кандидат доктора философии в лаборатории Болдуина, который был автором co-лидерства исследования с Научным сотрудником Кевином Т. Идом.Новая идентичность
Для нового исследования команда использовала повторно программирующую клетку технику (подобный используемым, чтобы повторно программировать клетки кожи в стволовые клетки), чтобы произвести человеческий DRG-тип сенсорные нейроны от обычных клеток кожи, названных фибробластами.Чтобы начаться, ученые исследовали предыдущие эксперименты и определили несколько транскрипционных факторов – организаторские белки, которые включают деятельность больших наборов генов – который казался крайне важным для способности незрелых нейронов развиваться во взрослые сенсорные нейроны.
Они нашли, что комбинация транскрипционных факторов, Brn3a плюс Ngn1 или Brn3a плюс Ngn2, повторно запрограммировал значительный процент эмбриональных фибробластов мыши в то, что смотрело – и действовало – как зрелый DRG-тип сенсорные нейроны.«Мы добавили комплексы включая capsaicin, который активирует рецепторы боли на нейронах DRG и ментол, который активирует холодные рецепторы, и видел, что подмножества наших вызванных нейронов осветили с деятельностью, как реальные нейроны DRG были бы», сказал Ид.
Замечательно, хотя исследования мыши указали, что различные транскрипционные факторы были по-другому важны для создания боли и нейронов ощущения зуда против давления и нейронов положения конечности в блюде, эти факторы произвели равные количества каждого из трех главных подтипов.Шаг к ‘персонализированной медицине’
Используя те же самые рецепты транскрипционных факторов, команда смогла преобразовать взрослые человеческие фибробласты, которые более тверды к перепрограмме в нейроны DRG. Обменный курс был ниже, но вызванные нейроны походили так же на своих естественных коллег как на произведенных из эмбриональных фибробластов мыши.«Мы можем определенно увеличиться чисел этих вызванных нейронов по мере необходимости», сказал Бланшар.
Подвиг означает, что ученые теперь могут относительно легко изучить сенсорные нейроны DRG, полученные от многих различных людей, чтобы лучше понять разнообразие человеческих сенсорных ответов и сенсорных беспорядков и прогресса «персонализированная медицина» подход. «Мы можем начать понимать, как люди исключительно отвечают на боль, простуду, испытывают зуд и так далее», сказал Бланшар.Другими соавторами исследования, «Отборное преобразование фибробластов в периферийные сенсорные нейроны», была Валентина Ло Сардо, Рэйчел К. Тсунемото, Дэниел Уильямс, и Пьетро Паоло Санна, все TSRI; и Аттила Сзакс из Калифорнийского университета Сан-Диего, который выполнил многие электрические тесты на вызванных нейронах.
Поддержка исследования пришла из Центра Нейробиологии Дорриса, Калифорнийского Института Регенеративной Медицины, Семейного Фонда Бэкстера, Фонда Дель Уэбба, Фонда Норриса, Las Patronas, Национальных Институтов Здоровья (Национальный Институт Злоупотребления наркотиками [DA031566], Национальный Институт Глухоты и других Коммуникативных нарушений [DC012592] и Национальный Институт Психического здоровья [MH102698]), Национальный научный фонд и Премия Мемориала Андреа Элизабета Вогта.