試験管の脳はティモシー症候群と戦うのを助けることができます

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ビデオ: 【高校生物】 動物生理19 中枢神経:脳(2)(15分) 2022, 十一月
試験管の脳はティモシー症候群と戦うのを助けることができます
試験管の脳はティモシー症候群と戦うのを助けることができます
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米国の2つの主要大学の神経科学者の2つのグループが、「人工脳」の個々の細胞の研究についてこれまでで最大の研究を実施しました。私たちはいわゆるについて話している。神経の「細胞小器官」-人工的に成長した神経組織であり、その源は幹細胞です。 Nature誌に掲載された最初の結果が示すように、「本物の」脳の発達上の特徴の多くは、実際にそのような細胞小器官で再現することができます。これは、他の方法では調査することがほとんど不可能な神経疾患の原因を調査するために使用できることを意味します-研究者がティモシー症候群の例を使用して示したように。

科学者はすでに数年前からバイオリアクターで神経組織を成長させています。これは、新薬をテストし、脳の発達のメカニズムや、ジカウイルスなどの神経組織の感染中に発生するプロセスを研究するための便利で有望なモデルです。 。しかし、脳オルガネラの形成に関する多くの詳細は不明なままです。どのタイプの細胞がそれらの中で形成されるか、それらの遺伝子の働きが正常な脳の働きにどれだけ対応するか、成熟したニューラルネットワークが人工オルガネラで形成され機能できるかどうかなどです。 。スタンフォード大学とハーバード大学の2つの独立した科学者グループが、これらの問題を明確にすることを決定しました。

ハーバード大学の科学者たちは、オルガノイドの長い開発の過程で、9か月にわたってオルガノイドの組成と機能をテストすることを決定しました。これを行うために、bilogiはオルガネラの31のサンプルを成長させ、個々のニューロンの各セットから抽出し、これらの各細胞の転写物(すべての機能する、つまり転写された遺伝子の全体)を読み取ります。合計で約8万のトランスクリプトームが読み取られました。ほんの数年前は、このような規模の研究は不可能でした。

オルガノイドのニューロンは、正常な脳のニューロンとほぼ同じ遺伝子を発現していることがわかりました。さらに、転写プロファイルの時間的変化は、胚の正常な脳の成熟にもほぼ対応します。数か月後、「初期」遺伝子の活性が「後期」遺伝子の活性に置き換わります。顕微鏡検査は、ニューロンもシナプスを形成し、それが信号伝達に関与し始めることを示しました。

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生後1〜9ヶ月のオルガノイド遺伝子発現

脳オルガネラは、3次元環境で多能性幹細胞から成長します。バイオリアクターは、組織を3次元で成長させ、invivoでの発達を模倣します。ただし、それらは少なくとも2つの方法で取得できます。最初の生物学者グループが行ったように、オルガノイドをそれ自体に任せてその発達を監視するか、プロセスを制御するシグナル伝達分子を使用します。これらの分子は、神経上皮の構造に影響を与える可能性があり、したがって、「人工脳」の標的領域を形成する可能性があります。

この戦略はスタンフォード大学の科学者によって使用されました。彼らは最初にスフェロイドと呼ばれる3次元構造を取得しました。これは前脳の領域(腹側前脳と背側前脳)に似ていました。さらに、これらの回転楕円体は接続する必要があり、その後、介在ニューロンが1つの回転楕円体から別の回転楕円体に移動する自然なプロセスが始まりました。科学者が最初に観察したのはこのプロセスでした。

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スフェロイドの融合とそれに続くイントロニューロンの移動

オルガネラにおける介在ニューロンの移動は実際に人間の脳の正常な発達を模倣していることが判明し、科学者はこれを使用して、そのような移動を妨害するタンパク質変異に関連する神経障害であるティモシー症候群を研究しました。科学者たちは同様のスフェロイドを作成しましたが、ティモシー症候群の患者の幹細胞から作成し、患者の介在ニューロンの移動効率を対照群と比較しました。

ティモシー症候群の移動効率の低さは人工脳で再現されており、介在ニューロンが入る環境ではなく、介在ニューロン自体の欠陥に関連していることが判明しました。培地を対照群の神経組織に置き換えた場合、介在ニューロンの移動効率は低いままでした。

スフェロイドを用いたオルガネラの複製方法そのものについては、その助けを借りれば、結果の再現性を高めることができると考えられます。これは、実験サンプルを対照群と比較しなければならない実験を行う上で重要な条件です。難しさは、脳の各サブ領域を成長させるために、それ自身の信号を決定する必要があるという事実にあります。

人間の脳組織がどのように成長し、それが自閉症や癌の治療にどのように役立つかについての詳細は、CNNレポートをチェックしてください。個々の細胞における遺伝子発現の分析については以前に書きました。

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