Foryngende hjernestamceller kan være nøkkelen til fremtidige MS-behandlinger
Forskere har funnet en måte å gjøre eldre hjernestamceller hos rotter mer ungdommelig. Oppdagelsen kan føre til forbedrede behandlinger for aldringsrelaterte sykdommer som forringer hjernen og nervesystemet.
Forskningen vedrører oligodendrocyte stamceller (OPCer), som er en type stamcelle eller umoden celle. OPC er essensielle for sunn funksjon av hjernen og resten av sentralnervesystemet.
OPCer modnes, eller skiller seg, inn i oligodendrocytter, som er cellene som produserer myelinskeden som omgir nervefibre og bevarer de elektriske signalene de bærer.
Destruksjon av myelin er et kjennetegn ved multippel sklerose (MS), og aldringsrelaterte endringer i OPCer bidrar til prosessen. Aldring kan også redusere OPC-funksjonen hos friske individer.
Forskere ved University of Cambridge i Storbritannia fant at økende stivhet i den aldrende hjernen forringer funksjonen til OPC.
Da de transplanterte OPCer fra eldre rotter i hjernen til yngre rotter, begynte de eldre OPCene å fungere som ungdommelige OPCer.
Avstivning av stamcelle nisje
Teamet slo til slutt fast at tapet av funksjon i OPC-ene var et resultat av at noe skjedde i deres mikromiljø, eller stamcelle-"nisje".
"Her viser vi," skriver forfatterne i et nylig Natur papir, "at OPC-mikromiljøet stivner med alderen, og at denne mekaniske endringen er tilstrekkelig til å forårsake aldersrelatert tap av funksjon av OPC-er."
Det ser ut til at stamcelle-nisje gjenspeiler aldringsrelaterte endringer i de "kjemiske og mekaniske signalene" som den sender til OPC-ene som er bosatt i den.
Når de transplanterte alderen OPCene følte at de var i et mer ungdommelig, mykt miljø, begynte de å oppføre seg mer som kraftige, yngre OPCer.
For å utforske hva som skjedde mer detaljert, kjørte teamet noen laboratorieeksperimenter med OPC og "biologiske og syntetiske stillas for å etterligne stivheten til unge hjerner."
‘Molekylært og funksjonelt forynget’
Forskerne observerte at da de vokste eldre OPC-er på stillaser i mykt materiale, begynte de å oppføre seg mer som ungdommelige OPC-er.
De eldre OPCene ble "molekylært og funksjonelt forynget" som et resultat av å være på det mykere materialet.
Omvendt fikk unge OPC-er på stillaser som inneholder stivere materiale, at de oppførte seg som eldre.
"Vi var fascinert," sier medforfatter av studien Dr. Kevin J. Chalut, "for å se at når vi ble unge, fungerte hjernestamceller på det stive materialet, ble cellene dysfunksjonelle og mistet evnen til å regenerere seg, og i faktum begynte å fungere som alderen celler. ”
Dr. Chalut jobber ved Institutt for fysikk og Stem Cell Institute ved University of Cambridge.
Han bemerker imidlertid at det mer interessante funnet var å se de gamle OPCene vokse i det myke materialet, og hvordan "de begynte å fungere som unge celler - med andre ord, de ble forynget."
"Dette antyder en ny vei fremover for å overstyre aldersrelatert funksjonstap i dette viktige stamcellesystemet," legger han til.
Piezo1 signaliserer nisjestivhet
Videre etterforskning førte til at Dr. Chalut og hans kolleger fokuserte på en "mekanisk responsiv ionekanal" kalt Piezo1, et protein som sitter på overflaten av OPC. De fant at Piezo1 forteller OPCene om nisjeen deres er stiv eller myk.
Da de testet reaksjonen fra eldre OPC-er som ikke hadde Piezo1, fant forskerne at stamcellene oppførte seg som ungdommelige OPC-er, selv når de vokste på det stivere stillasmaterialet.
De fant også at å slette Piezo1 i OPC-ene i hjernen til eldre rotter førte til at stamcellene oppførte seg som de var unge igjen. Cellene gjenopptok sin normale evne til å regenerere seg.
MS Society, som er en registrert veldedighet i England og Wales i Storbritannia, delfinansierte studien. Deres forskningsdirektør, Dr. Susan Kohlhaas, sier at funnene "har viktige implikasjoner" for behandling av MS.
"MS er nådeløs, smertefull og deaktiverende, og det er sårt behov for behandlinger som kan bremse og forhindre akkumulering av funksjonshemming over tid."
Susan Kohlhaa
