Ele formează singure sinapse

Pe măsură ce îmbătrânim, mamiferele, mulți dintre noi începem să ne pierdem vederea pe măsură ce celulele nervoase din retină se deteriorează. Celulele ganglionare retiniene pot fi atacate de glaucom, sau bastonașele și conurile noastre (fotoreceptorii) pot fi uzate de degenerescența maculară sau retinita pigmentară. Undeva în timpul evoluției, ne-am pierdut capacitatea de a regenera acele tipuri de celule, la fel cum am pierdut capacitatea de a regenera membrele. Odată ce au plecat, au plecat.

Dar noi, oamenii, am dezvoltat și alte lucruri foarte bine: capacitatea de a folosi rațiunea și dorința de a ne conserva. Aceste trăsături ne-au adus în pragul de a compensa unele dintre deficiențele noastre evolutive.

Este destul de uimitor Putem acum Celulele stem umane cresc în „organoide” retiniene – bile minuscule Contine Toate tipurile diferite de celule necesare pentru funcționarea retinei, astfel încât acestea să fie organizate în straturile potrivite.

Dar acum am aflat că, dacă dezasamblam organoidul în celule individuale, aceste celule sunt capabile să formeze automat conexiuni conducătoare de semnal (cleme) cu alte celule retiniene. Aceasta înseamnă că un pacient poate avea propriile celule stem să crească în celule retiniene și să fie aplicate pe propria retină, iar aceste celule noi din punct de vedere funcțional le pot înlocui pe cele vechi, iar vederea poate fi restabilită. Nu este nevoie de terapie genică, mulțumesc mult.

Puteți citi totul despre acest ultim obstacol treci peste În laboratoarele Universității din Wisconsin ale Dr. David Jam W Xinyu Zhao Fei Numărul din 4 ianuarie din Proceedings of the National Academy of Sciences.

Chiar anul trecut, a fost Gam Lab Afișate că tijele și conurile (fotoreceptorii) fabricate din celule stem pot răspunde la lumină la fel ca celulele sănătoase. Aceasta este o dezvoltare excelentă pentru realizarea de celule individuale pentru terapie, dar pentru ca acestea să facă parte dintr-o retină funcțională, acele tije și conuri trebuie să își poată transmite semnalele către restul retinei. Are loc prin sinapse, conexiunile ultra-subțiri dintre neuroni prin care moleculele de semnalizare (Mai ales glutamat) a trecut:

Organelele retiniene (RO) le-au dat lui Bridle și Zhao speranța că părțile defecte ale retinei ar putea fi reconstituite pentru a fi reale din celule stem, deoarece nu numai că toate celulele RO formează straturile pe care ar trebui să le facă, ci și ele. face conexiuni unul la altul in interiorul RO cu cleme. Puteți vedea cât de similară este structura RO cu retina reală în ceea ce privește tipurile de celule și sinapsele (vopsite în verde):

Așadar, întrebarea este, dacă dezactivăm aceste celule RO și le punem pe cele adecvate în retina pacientului, vor putea reface aceste conexiuni sinapsice? Asta și-au propus Gamm și Zhao Labs să testeze aici.

Ele descompun unele RO cu papaină, o enzimă din papaya care este folosită ca un agent de fragezire a cărnii și ajută la digestie, dar este și o favoare Pentru a distruge sinapsele. (Deci nu ți-a fost injectat papaină direct în globii oculari, bine?)

După tratamentul cu lipici, ei au văzut că proteinele importante pentru funcția sinapselor erau, din fericire, încă acolo, dar au revenit într-un fel în celule. Deci, se pare că celulele au șanse mari de a restabili sinapsele unele cu altele dacă își pot recăpăta orientarea.

Ei au cultivat aceste celule RO împreună ca indivizi timp de 20 de zile pe o farfurie, într-o situație similară cu ceea ce ar întâlni atunci când sunt aplicate pe retine reale. Dar de unde știi dacă neuronii au format aceste mici sinapse și că aceste sinapse funcționează?

Din fericire, există o modalitate excelentă de a face acest lucru numită „urmărire sinaptică”. Se pare că virusul rabiei poate călători între celulele nervoase Doar Lucrând sinapsele, astfel încât să-l putem folosi pentru a vedea nu numai dacă sunt prezente sinapsele, ci și cât de bine funcționează. (Acesta pare a fi un moment bun pentru a adăuga virusul rabiei pe lista foarte lungă de lucruri, încă în creștere, care nu ar trebui să fie injectate în globii oculari.)

Modul în care este făcut este destul de mișto și rămâneți cu mine aici pentru că veți primi câteva imagini color la sfârșit care vor face foarte clar ce sa întâmplat.

În primul rând, trebuie să facem ca virusul rabiei să infecteze doar un mic procent din celulele noastre fără a jefui întreaga cultură și, de asemenea, trebuie să marchem aceste celule ca „începători” într-un fel. Așa că mai întâi trebuie să ne pregătim.

Vom începe cu un alt virus – lentivirusul – în care am inserat o genă pentru proteina verde fluorescentă (GFP) pe care am țintit-o către nucleu. Vom putea detecta orice celule care au fost infectate cu lentivirusul nostru, pentru că vor avea un punct verde mare în mijloc. Putem face unele încercări și erori cu cantitatea de lentivirusuri pe care o folosim până când ajungem cu aproximativ 5% din celulele noastre infectate.

Vom introduce încă două gene în lentivirusul nostru numit TVA și Rgp și vom afla de ce aceste două gene sunt importante într-o secundă.

Apoi vom merge mai departe și ne vom infecta celulele cu virusul rabiei, dar vom schimba gena pentru proteina învelișului. În mod normal, acesta este Rgp, dar îl vom înlocui cu altul numit Env. Virușii care folosesc Env ca proteine ​​de înveliș pot infecta numai celulele care conțin TVA, tocmai de aceea am pus TVA în celulele cu puncte verzi. Acum putem pune virusul rabiei în cultură și va infecta doar celulele blob verzi.

Vom pune o genă pentru mCherry (o proteină roșie fluorescentă) în virusul nostru rabiei, astfel încât orice celule infectate cu acesta vor avea o culoare roșie în întreaga celulă, iar celulele infectate cu rabie vor fi ușor de observat. Deci, celulele „de pornire” cu puncte verzi vor face rabie, deoarece toate au TVA în ele, iar acest lucru va transforma celulele noastre „de pornire” în roșu și verde festiv.

Amintiți-vă, am introdus și gena Rgp în lentivirus, astfel încât celulele noastre cu punct verde produc și proteina Rgp. Odată ce virusul rabiei infectează celulele noastre verzi, ele își vor restabili proteina originală din învelișul lor, își vor reveni la vechiul eu și… oh.

Acum, aproximativ 5% dintre celulele noastre sunt celule „de pornire” roșu-verde și pot infecta alte celule din mediul de cultură cu rabie (și să le dea culoarea roșie) Doar dacă sunt conectate la alte celule prin realizarea de cleme! Dacă se întâmplă acest lucru, ar trebui să vedem celule roșii fără un punct verde – adică celule turbate care nu au fost celule inițiatoare. BAM! Sunt percepțiile tale, acum să trecem la el…

Un control bun pentru început este întregul sistem despre care tocmai am vorbit, dar nu există niciun Rgp în virusul lent. Aceasta înseamnă că celulele inițiatoare nu ar trebui să poată infecta alte celule, deoarece rabia nu conține proteina sa naturală a anvelopei. Tot ce ar trebui să vedem sunt celulele inițiale, care sunt colorate în roșu și verde.

Așadar, micul grafic din stânga de mai jos arată celule de inițiere roșii și verzi care nu pot infecta alte celule, chiar dacă există sinapse active. Imaginile mai albastre din stânga conțin un punct suplimentar numit DAPI, care detectează ADN-ul în albastru, astfel încât fiecare celulă va apărea albastră. În acest fel puteți vizualiza procentul de celule infectate ca celule inițiale. Apoi pe partea dreaptă scăpăm de DAPI albastru până când vezi doar roșu și verde. Rețineți că fiecare persoană roșie are și un punct verde.

Ei bine, acum să facem testul real, Rgp este inclus în lentivirus, așa că acum virusul rabiei poate infecta alte celule, dar Doar prin cleme active. Aceeași afacere în ceea ce privește culorile, acum sperăm să vedem niște neuroni doar roșii:

Vedem o cantitate mare de infecție cu rabie în celulele neinițiatoare, ceea ce înseamnă că avem sinapse active! Și asta înseamnă că suntem la studiile clinice!

Adaptarea tehnologiei pentru a trata tulburările oculare umane pe baza descoperirilor UW-Madison, spune Jam, care a brevetat substanțele organice și a co-fondat Opsis Therapeutics, la Madison. „Toate acestea conduc în cele din urmă la studii clinice umane, care este următorul pas evident”.

După ce au confirmat prezența sinapselor, cercetătorii au analizat celulele implicate și au descoperit că cele mai comune tipuri de celule retiniene care formează sinapsele sunt fotoreceptorii – bastonașe și conuri – care se pierd în boli precum retinita pigmentară și degenerescența maculară legată de vârstă. . Ca în unele leziuni oculare. Al doilea cel mai frecvent tip de celulă, celulele ganglionare retiniene, degenerează în tulburări ale nervului optic, cum ar fi glaucomul.

„Aceasta a fost o revelație importantă pentru noi”, spune Jam. „Demonstrează cu adevărat impactul potențial larg pe care îl pot avea aceste organele retiniene”.