stringtranslate.com

Нейросфера

Нейральные клетки-предшественники : После формирования нейросферы эмбриональные нейральные клетки-предшественники распределяются в монослой. A. Нейросфера, состоящая из клеток SVZ , изолированных на E15, которые агрегировали в суспензии после 2 дней культивирования. Масштабная линейка: 100 мкм. B. Нейросфера из клеток SVZ, полученных на E15, которая прикрепилась к дну культуральной колбы после 4 дней культивирования. Обратите внимание, что клетки мигрируют от нейросферы. Масштабная линейка: 100 мкм. C. Клетки на периферии нейросфер были выбраны для электрофизиологической регистрации. Большинство зарегистрированных клеток продлили отростки. Стрелки указывают местоположение записывающей (слева) и пипетки для пыхтения (справа). Масштабная линейка: 20 мкм. Smith DO et al., PLoS ONE , 2008

Нейросфера — это культуральная система , состоящая из свободно плавающих кластеров нейральных стволовых клеток . Нейросферы предоставляют метод исследования нейральных клеток-предшественников in vitro . Предполагаемые нейральные стволовые клетки суспендируются в среде, не содержащей адгезивных субстратов, но содержащей необходимые факторы роста, такие как эпидермальный фактор роста и фактор роста фибробластов . Это позволяет нейральным стволовым клеткам формироваться в характерные трехмерные кластеры. Однако нейросферы не идентичны стволовым клеткам; скорее, они содержат лишь небольшой процент нейральных стволовых клеток. [1]

Преобладающее использование нейросферы — в нейросферическом анализе . Однако среды in vitro и in vivo показали, что они оказывают разное индуктивное воздействие на клетки-предшественники. Создание нейросферического анализа является высокочувствительным; до сих пор неясно, какие именно эффекты производит среда по сравнению со средой in vivo . [1]

История

Рейнольдс и Вайс впервые описали нейросферный метод исследования нейронных клеток-предшественников в 1992 году. Метод был продолжен в работе Анджело Вискови и Дерека ван дер Коя и их коллег. [1]

Рейнольдс и Вайс

В 1992 году Брент А. Рейнольдс и Сэмюэль Вайс попытались выделить клетки, реагирующие на EGF, из центральной нервной системы (ЦНС) взрослой мыши . Они отделили полосатое тело мышей в возрасте от 3 до 18 месяцев с помощью ферментов и поместили их в бессывороточную культуру, содержащую 20 нг EGF на миллилитр. Через два дня in vitro большинство клеток погибло, но 15±2 клеток на каждую пластину подвергались клеточному делению. Это продолжалось в течение двух-трех дней, после чего пролиферирующие кластеры клеток отделились и образовали сферу пролиферирующих клеток. После этого открытия сферического образования клеток они оценили антигенные свойства клеток внутри этих сфер. Они обнаружили, что клетки в сферах были почти все иммунореактивны для нестина , промежуточного филамента, обнаруженного в нейроэпителиальных стволовых клетках . Клетки не были иммунореактивны для нейрофиламентов , нейрон-специфической енолазы (NSE) и глиального фибриллярного кислого белка (GFAP) . После большей пролиферации и более длительных дней in vitro в присутствии EGF клетки в конечном итоге стали иммунореактивными для нейрофиламентов, NSE и GFAP. Клетки, которые имели эту иммунореактивность, затем были протестированы на нейротрансмиттеры ЦНС с помощью непрямой иммуноцитохимии . Рейнольдс и Вайс обнаружили, что на 21 день in vitro культуры сфер и связанных с ними клеток содержали два основных нейротрансмиттера взрослого полосатого тела. Эти сферы клеток, которые Рейнольдс и Вайс обнаружили в 1992 году, были первыми нейросферическими образованиями, созданными и проанализированными. [2]

Анализ нейросферы (стволовости)

Анализ нейросфер исследует три основные характеристики нейральных стволовых клеток: пролиферацию, самообновление и мультипотентность . [3] Самообновление и мультипотентность являются требованиями для клеток, которые считаются стволовыми клетками. Анализ нейросфер, или анализ стволовости, использовался для подтверждения того, что нейросферы содержат нейральные стволовые клетки. Нейросферы диссоциируют и распределяют по одноклеточным лункам для изучения самообновления с помощью клонального анализа. Небольшой процент клеток преобразуется во вторичную нейросферу. Затем вторичные нейросферы переносятся в культуральную среду, содержащую факторы роста, которые способствуют дифференциации клеток. Наличие различных типов клеток, включая нейроны , астроциты и олигодендроциты , подтверждает мультипотентность этих клеток-предшественников. Доказательства самообновления и мультипотентности служат для подтверждения наличия нейральных стволовых клеток в нейросферах и подчеркивают, что нейральные стволовые клетки составляют лишь часть нейросферы. [1]

Клинические применения

Нейросферы использовались для изучения восприимчивости вируса к инфекции Зика . [4]

Поскольку целью анализа нейросфер является разработка нейральных стволовых клеток in vitro, клиническое применение такого достижения может быть весьма полезным. Нейральные стволовые клетки, которые трансплантируются, способны пересекать гематоэнцефалический барьер и интегрироваться в мозг хозяина, не нарушая нормальную функцию. Это терапевтическое применение нейральных стволовых клеток, полученных из нейросфер, все еще находится в зачаточном состоянии относительно эффективности, но оно имеет высокий потенциал для успеха в лечении многих заболеваний.

Другим аспектом клинических приложений, касающихся нейральных стволовых клеток, является универсальность. Были проведены трансплантации нейральных стволовых клеток в различные ткани с успешной дифференциацией и пролиферацией в этих тканях. Этот более широкий «спектр» дифференциации был бы весьма полезен в клинических условиях. [5]

Нейросферы также использовались для регенерации периферических нервов [6]

Восстановление слуха

Исследователи изучают использование нейральных стволовых клеток (НСК), полученных из нейросфер, для содействия восстановлению нейронов внутреннего уха и волосковых клеток. Ху и др. трансплантировали НСК взрослых мышей в нормальные и оглохшие внутренние уши морских свинок. Перед имплантацией НСК обрабатывали белком нейрогенином 2, чтобы стимулировать пролиферацию предполагаемых клеток внутреннего уха. Они пришли к выводу, что взрослые НСК действительно способны выживать и дифференцироваться в поврежденном внутреннем ухе и что этот тип терапии может действовать для восстановления слуховой функции у людей с нарушениями слуха. Этот эксперимент также показывает, что генная инженерия может способствовать успешному созданию определенных интересующих клеток-предшественников. [7]

Ограничения

Несмотря на всю пользу, которую принесла культура нейросфер для биологических исследований процессов развития и функционального анализа для проверки характеристик нейронов, у этого метода есть несколько ограничений.

Во-первых, формирование культуры нейросферы очень чувствительно к процедуре, поскольку создание зависит от системы, используемой для создания культуры. Различия в плотности клеток, различные компоненты или концентрации факторов в среде и методе, метод и частота пассирования, а также то, диссоциирована ли нейросфера перед дифференциацией, могут привести к различиям как в составе типов клеток, так и в свойствах внутри каждой нейросферы. Это создает проблему для консолидации и интерпретации данных, даже в рамках одного исследования.

Другая проблема с системой возникает из-за природы суспензионных культур (in vitro): отдельные клетки нелегко тщательно контролировать. Поскольку нейронная емкость клеток, расширенная нейросферами, уменьшается после длительного числа пассажей, отсутствие контроля еще больше усложняет метод нейросфер.

Наконец, только небольшой процент клеток внутри каждой гетерогенной сферы имеет потенциал для формирования нейросфер, и еще меньше клеток фактически соответствуют критериям, чтобы быть нейральными стволовыми клетками. Каждая нейросфера содержит клетки на нескольких стадиях дифференциации, включая стволовые клетки, пролиферирующие нейральные клетки-предшественники , постмитотические нейроны и глию . Более того, гетерогенность нейросферы увеличивается с ее размером, поскольку все больше и больше различных типов клеток возникают с более длительным временем в культуре. [8]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Kempermann, Gerd. Нейрогенез у взрослых . Oxford University Press, 2006, стр. 66-78. ISBN  978-0-19-517971-2
  2. ^ Рейнольдс, Брент А.; Сэмюэл Вайс (27 марта 1992 г.). «Генерация нейронов и астроцитов из изолированных клеток центральной нервной системы взрослых млекопитающих». Science . New Series. 255 (5052): 1707–1710. Bibcode :1992Sci...255.1707R. doi :10.1126/science.1553558. JSTOR  2876641. PMID  1553558.
  3. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-10-29 . Получено 2012-04-18 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  4. ^ Кайрес-Жуниор, Луис Карлос; Гуларт, Эрнесто; Мело, Уира Сото; Араужо, Бруно Энрике Силва; Альвизи, Лукас; Соарес-Шаноски, Алессандра; де Оливейра, Данилло Фелипе; Кобаяши, Герсон Сигэру; Гризи-Оливейра, Карина; Муссо, Камила Мансо; Амарал, Мурило Сена (2 февраля 2018 г.). «Диссонансные врожденные близнецы с синдромом Зика демонстрируют дифференциальную восприимчивость к вирусам in vitro нервных клеток-предшественников». Природные коммуникации . 9 (1): 475. Бибкод : 2018NatCo...9..475C. дои : 10.1038/s41467-017-02790-9. ISSN  2041-1723. PMC 5797251. PMID  29396410 . 
  5. ^ Deleyrolle, Loic P.; Rodney L. Rietze; Brent A. Reynolds (16 ноября 2007 г.). «Анализ нейросферы, метод под пристальным вниманием». Acta Neuropsychiatrica . 20 (1): 2–8. doi :10.1111/j.1601-5215.2007.00251.x. PMID  26953088. S2CID  25104932.
  6. ^ Уэмура Т., Такамацу К., Икеда М., Окада М., Кадзуки К., Икада Ю., Накамура Х. (2012). «Трансплантация индуцированных нейросфер, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, для восстановления периферических нервов». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун . 419 (1): 130–5. дои : 10.1016/j.bbrc.2012.01.154. ПМИД  22333572.
  7. ^ Hu Z, Wei D, Johansson CB, Holmström N, Duan M, Frisén J, Ulfendahl M (2005). «Выживание и нейронная дифференциация взрослых нейронных стволовых клеток, трансплантированных в зрелое внутреннее ухо». Experimental Cell Research . 302 (1): 40–47. doi :10.1016/j.yexcr.2004.08.023. PMID  15541724.
  8. ^ Дженсен, Жозефина Б.; Малин Пармар (2006). «Сильные стороны и ограничения системы культуры нейросфер». Молекулярная нейробиология . 34 (3): 153–162. doi :10.1385/mn:34:3:153. PMID  17308349. S2CID  18603451.

Внешние ссылки