Средний мозг человека представляет особый интерес для исследователей Паркинсона: он является местом расположения тканевой структуры, известной в медицине как черная субстанция. Здесь нервные клетки — особенно дофаминергические нейроны — производят дофамин-мессенджер. Дофамин необходим для поддержания плавности движений тела. Если дофаминергические нейроны отмирают, то у пострадавшего развивается тремор и мышечная ригидность, отличительные симптомы болезни Паркинсона.
По этическим причинам исследователи не могут брать клетки черной субстанции для их изучения. Поэтому исследовательские группы по всему миру работают над созданием трехмерных структур среднего мозга в чашках Петри.
Команда LCSB во главе с исследователем стволовых клеток Йенсом Швамборном является одной из таких групп.Ученые LCSB работали с так называемыми индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками — стволовыми клетками, которые не могут производить полноценный организм, но которые могут быть преобразованы во все типы клеток человеческого тела. Процедуры, необходимые для преобразования стволовых клеток в клетки мозга, были разработаны Анной Монцель в рамках ее докторской диссертации, которую она выполняет в группе Швамборна. «Мне пришлось разработать специальный, точно определенный коктейль факторов роста и определенный метод лечения стволовых клеток, чтобы они дифференцировались в желаемом направлении», — описывает свой подход Монзель. Для этого ей потребовалась обширная подготовительная работа, проделанная командой Швамборна за несколько лет до этого.
Плюрипотентные стволовые клетки в чашках Петри размножились и распространились в трехмерную опорную структуру, производя тканеподобные культуры клеток.«Наше последующее исследование этих образцов искусственной ткани показало, что развивались различные типы клеток, характерные для среднего мозга», — говорит Йенс Швамборн. «Клетки могут передавать и обрабатывать сигналы. Мы даже смогли обнаружить дофаминергические клетки — как в среднем мозге». Этот факт делает результаты ученых LCSB чрезвычайно интересными для исследователей болезни Паркинсона во всем мире, поскольку Швамборн подчеркивает: «На наших новых культурах клеток мы можем изучать механизмы, которые приводят к болезни Паркинсона, гораздо лучше, чем когда-либо прежде.
Мы можем проверить, какие эффекты воздействие окружающей среды, например, загрязняющих веществ, на начало болезни, наличие новых активных агентов, которые могут облегчить симптомы болезни Паркинсона, или даже то, можно ли вылечить болезнь от самой ее причины. В дальнейшем мы будем проводить такие исследования. "Развитие культур мозговых тканей не только открывает двери для новых исследовательских подходов.
Это также может помочь сократить количество тестов на животных при исследованиях мозга. Культуры клеток в чашках Петри имеют человеческое происхождение и в некоторых аспектах напоминают человеческий мозг больше, чем мозг лабораторных животных, таких как крысы или мыши.
Следовательно, структуры человеческого мозга и способы его функционирования можно моделировать разными способами, чем это возможно у животных. «В нашем подходе также есть привлекательные экономические возможности», — объясняет Йенс Швамборн: «Производство тканевых культур является очень сложным. В рамках нашей дочерней компании Braingineering Technologies Sarl мы будем разрабатывать технологии, с помощью которых мы можем предоставлять культуры. за плату другим лабораториям или фармацевтической промышленности за их исследования ".