Sinds hun ontdekking in 2006, geïnduceerde pluripotente stamcellen zijn een sprankje hoop voor veel ziekten. Maar verder onderzoek naar de complexe regulatie van pluripotente stamcelidentiteit is onverwacht moeilijk. Een team van onderzoekers van het Cluster of Excellence CECAD heeft nu een efficiënte manier gevonden om neuronen te produceren uit pluripotente stamcellen. Hun onderzoek is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Als de oorsprong van meercellige organismen, pluripotente stamcellen kunnen differentiëren in alle celtypen van het lichaam. Deze cellen kunnen oneindig repliceren in kweek en, daarom, worden als onsterfelijk beschouwd. De gouden standaard van pluripotentie is de embryonale stamcel (ESC). Somatische cellen zoals huidcellen kunnen worden geherprogrammeerd om geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's) te genereren die vergelijkbare kenmerken hebben met ESC's. Als zodanig, pluripotente stamcellen houden een grote belofte in voor regeneratieve geneeskunde als een potentiële bron van gezonde gedifferentieerde cellen, inclusief neuronen. Bovendien, deze cellen vormen een onschatbare bron om menselijke ontwikkeling en ziekte te onderzoeken in de relevante cellen (neuronen) die zijn aangetast bij aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, Huntington of Parkinson.

Neuronale differentiatieprotocollen van pluripotente stamcellen zijn meestal duur en genereren een mengsel van neuronale cellen en andere celtypen. Door een enkel gen neer te halen, het team onder leiding van David Vilchez was in staat om neuronen te produceren met 100 procent efficiëntie. "Door één enkel eiwit tot zwijgen te brengen met de genbewerkingsmethode CRISPR, de cellen differentiëren spontaan tot neuronen. Dat is een veel snellere manier om neurogenese te verhogen." In natuurlijke omstandigheden, deze factor, CSDE1, voorkomt differentiatie en houdt de cellen in een pluripotente staat. "Dit zou een zeer krachtig mechanisme kunnen zijn om pure neuronenpopulaties te hebben en een beter begrip van neurodegeneratieve ziekten te vergemakkelijken."

Hyun Ju Lee, eerste auteur van de studie, was het meest enthousiast over de snelle veranderingen die in haar tests werden waargenomen:"We konden de veranderingen visualiseren en het echt zien gebeuren, de differentiatie gaat heel snel. We hebben ook meerdere stamcellijnen van verschillende donoren dubbel gecontroleerd en pluripotente stamcellen geïnduceerd en kregen dezelfde resultaten." menselijke embryonale stamcellen, geïnduceerde pluripotente stamcellen en muisstamcellen werden gebruikt.

Door de nieuwe aanpak te gebruiken, het zou mogelijk zijn om het genereren van neuronen uit monsters van verschillende patiënten te vergemakkelijken en de ziekte te bestuderen of er geneesmiddelen op te testen. Ook al zijn deze resultaten een opstap naar klinische toepassing, er is nog een lange weg te gaan, zegt David Vilchez:"Nieuwe neuronen uit de schotel kunnen belangrijk zijn voor het bestuderen van ziekten zoals Parkinson, Alzheimer of Huntington, maar we staan ​​nog aan het begin van dit spannende onderzoek." Het onderzoek was een samenwerking tussen CECAD, het Centrum voor Moleculaire Geneeskunde Keulen en de Universiteitskliniek Keulen.