Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Przez dekadę badań nad barierą krew-mózg naukowcy opierali się na błędnym modelu

Recommended Posts

Naukowcy z Columbia University i Weill Cornell Medicine podważyli właśnie wyniki całej dekady badań nad barierą krew-mózg. Donoszą, że komórki wykorzystywane do przeprowadzania tego typu badań nie są tym, czym się wydawało.

Jednocześnie jednak uczeni odkryli sposób na poprawienie błędów, co daje nadzieję na stworzenie lepszego modelu bariery krew-mózg, dzięki czemu lepiej można będzie badać powstawanie chorób neurodegeneracyjnych i opracowywać leki zdolne do przekroczenia bariery.

Bariera krew-mózg jest trudna do badania na ludziach, a pomiędzy ludźmi i zwierzętami istnieje sporo różnić w jej budowie. Dlatego też bardzo przydaje się możliwość badań tej bariery in vitro, mówi jeden z autorów najnowszych badań, profesor Dritan Agalliu z Columbia University.

Model bariery in vitro został stworzony w 2012 roku. Wykorzystano w tym celu indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste. Mają one zdolność do przekształcania się w niemal każdy typ komórek, w tym komórki wyścielające naczynia krwionośne w mózgu i rdzeniu kręgowym, które zapobiegają przedostawaniu się do centralnego układu nerwowego potencjalnie niebezpiecznych substancji

Agalliu już wcześniej zauważył, że komórki wykorzystywane in vitro jako model bariery mózg-krew nie zachowują się jak normalne komórki śródbłonka obecne w mózgu. To wzbudziło moje podejrzenia. Zacząłem przypuszczać, że protokół wytwarzania komórek na potrzeby badań in vitro prowadzi do powstania nie takich komórek, jakie potrzebujemy, mówi uczony. Okazało się, że w tym samym czasie koledzy z Weill Cornell Medicine nabrali podobnych podejrzeń, więc połączyliśmy siły, by zbadać tę kwestię.

Szczegółowa analiza wykazała, że komórkom produkowanym na potrzeby badań in vitro brakuje wielu kluczowych białek obecnych w naturalnych komórkach śródbłonka. Bardziej przypominały one tkankę nabłonkową, która w mózgu nie występuje.
Naukowcy zidentyfikowali też trzy geny, które po aktywacji prowadzą do pojawienia się komórek bardziej przypominających komórki śródbłonka. Obecnie naukowcy pracują nad uzyskaniem komórek jak najbardziej podobnych do komórek śródbłonka obecnych w mózgu.

Błędna identyfikacja komórek śródbłonka ludzkiego mózgu może być problemem również w przypadku innych typów komórek wytwarzanych z komórek pluripotencjalnych, takich jak astrocyty czy perycyty, mówi Agalliu. Uczony przypomina, że protokoły wytwarzania takich komórek zostały opracowane zanim jeszcze pojawiły się technologie pozwalające na badania i identyfikację pojedynczych komórek. Błędy w identyfikacji komórek bo duży problem, z którym społeczność naukowa musi sobie poradzić, by móc prowadzić badania nad takimi komórkami, jakie występują w ludzkim mózgu. To pozwoli nam wykorzystywać takie komórki do oceny genetycznych czynników ryzyka rozwoju chorób neurologicznych i opracowania leków poprawiających funkcjonowanie bariery krew-mózg, stwierdza Agalliu.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Yale University sądzą, że możliwe byłoby wykorzystanie roślin do... badaniach chorób psychicznych u ludzi. I nie tylko tak sądzą, ale nawet poczynili pierwszy ważny krok w kierunku takich badań. Na łamach Cellular and Molecular Life Sciences opisali gen, który jest bardzo podobny u roślin oraz ssaków i który w obu grupach wpływa na zachowanie.
      Wiele lat temu zainteresowałem się ideą mówiącą, że w każdym żywym organizmie musi do pewnego stopnia istnieć jakaś homologia, jakieś podobieństwo w tym, czym są i co robią, mówi profesor medycyny porównawczej Tamas Horvath. Gdy z czasem zaczął badać zachowanie i mitochondria, przypomniał sobie o swoich dawnych zainteresowaniach. Pomyślał, że gdyby zmienić pewne geny mitochondriów u zwierząt i zobaczyć, jak wpłynęło to na zachowanie, a następnie dokonać podobnych zmian w roślinach i porównać ich zachowanie, to być może udałoby się lepiej zrozumieć ludzkie zachowanie na podstawie badań roślin. A jeśli byłoby to możliwe, to być może w kolejnym kroku udałoby się stworzyć np. roślinny model schizofrenii.
      Stworzenie takiego modelu oznaczałoby, że mielibyśmy alternatywną grupę organizmów żywych – nie tylko ssaki – na której można by badać podstawy ludzkiego zachowania, mówi Horvath, przypominając, że celem medycyny porównawczej jest właśnie badanie, jak modele tworzone na podstawie innych gatunków mogą być użyte do badania ludzi.
      Horvath i jego zespół zaczęli więc badać gen FMT (Friendly Mitochondria) w rzodkiewniku pospolitym oraz bardzo podobny gen myszy, CLUH (Clustered mitochondria homolog).
      Mitochondria regulują ważne funkcje życiowe, jak metabolizm, i są kluczowe dla zdrowia. Zarówno u roślin, jak i u ludzi, źle funkcjonujące mitochondria mogą wpłynąć na rozwój i pojawienie się licznych chorób. U ludzi mają wpływ na rozwój m.in. chorób neurodegeneracyjnych.
      Grupa Horvatha zbadała rośliny z prawidłowo funkcjonującym FMT, rośliny pozbawione FMT oraz rośliny z nadaktywnym FMT. Okazało się, że gen ten wpływa na wiele elementów rośliny, w tym na kiełkowanie, długość systemu korzeniowego, czas kwitnienia czy wzrost liści. Jednak nie tylko. Naukowcy przeanalizowali również dwie ważne reakcje badanych roślin.
      Pierwszą z nich była reakcja na obecność nadmiernej ilości soli. Zbyt dużo soli może zabić roślinę, więc rośliny rozwinęły zachowania pomagające jej unikać. Gdy w środowisku pojawia się nadmiar soli, rośliny zatrzymują kiełkowanie, opóźniają kwitnienie, zatrzymują rozrastanie się systemu korzeniowego. Okazało się, że FMT jest krytycznym elementem regulującym te zachowania.
      Drugi typ zachowania roślin, jaki został zbadany, to ich ruchy bazujące na rytmie dobowym. "Rośliny są niezwykle wrażliwe na rytm dobowy, gdyż światło jest krytycznym źródłem energii, wyjaśnia Horvath. W przypadku rzodkiewnika rytm dobowy decyduje o poruszaniu się liści za dnia i w nocy. W ciągu dnia liście są bardziej płaskie i bardziej wystawione na słońce. Nocą liście się unoszą. Badania wykazały, że FMT reguluje zarówno zakres, jak i tempo ruchu liści.
      Następnie uczeni, chcąc przełożyć swoje spostrzeżenia na świat zwierząt, badali cały szereg zachowań myszy, obserwując m.in. zwierzęta ze zredukowaną aktywnością CLUH. Okazało się, że myszy, u których CLUH było mniej aktywne, przebywały krótsze odcinki i poruszały się wolniej.
      Reakcja myszy była podobna do reakcji roślin. Doszło do zmiany tempa i ogólnej lokomocji. To bardzo proste porównanie, ale pokazuje, że mamy tutaj do czynienia z obecnym w mitochondriach mechanizmem, który odpowiada za podobne funkcje u zwierząt i roślin, wyjaśnia Horvath.
      Naukowcy mówią, że to ekscytujący pierwszy krok, gdyż rośliny takie jak rzodkiewnik mają bardzo wiele genów i procesów komórkowych, które są podobne do genów i procesów komórkowych u ssaków.
      Naszym długoterminowym celem jest stworzenie katalogu podobieństw pomiędzy roślinami a zwierzętami i wykorzystanie go do szukania odpowiedzi na pytania naukowe. Być może w przyszłości rośliny będą służyły jako organizmy modelowe w badaniach behawioralnych, stwierdza Horvath.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badania uczonych z The Australian National University mogą doprowadzić do pojawienia się lepszych metod walki z rzadkimi, ale niezwykle śmiertelnymi infekcjami bakteryjnymi. Mowa o bakteriach powodujących gangrenę, sepsę czy tężec. Na szczęście ta grupa bakterii rzadko powoduje infekcje. W USA jest mniej niż 1000 takich przypadków rocznie. My skupiliśmy się bakterii Clostridium septicum, która w ciągu 2 dni zabija 80% zakażonych. Jest niezwykle śmiercionośna, mówi profesor Si Ming Man.
      Australijczycy odkryli, że Clostridium septicum bardzo szybko zabija komórki naszego organizmu, gdyż uwalnia toksynę działającą jak młotek. Toksyna ta wybija dziury w komórkach. To, oczywiście, wzbudza alarm w naszym układzie odpornościowym. Jednak gdy ten przystępuje do działania, może wyrządzić więcej szkód niż korzyści. Układ odpornościowych ma dobre zamiary, próbuje zwalczać bakterię. Problem jednak w tym, że w tym procesie zarażone komórki dosłownie eksplodują i umierają. Gdy bakteria mocno się rozprzestrzeni i w całym ciele mamy wiele umierających komórek, dochodzi do sepsy i wstrząsu. Dlatego pacjenci bardzo szybko umierają, mówi uczony.
      Obecnie mamy niewiele sposób leczenia w takich przypadkach. Jednak analizy Mana i jego zespołu dają nadzieję, że opcji tych będzie więcej. Nasze badania pokazały, że możemy rozpocząć prace nad nowymi terapiami, na przykład nad wykorzystaniem leków do neutralizacji toksyny. Wykazaliśmy też, że już w tej chwili w testach klinicznych znajdują się leki, które mogą zablokować kluczowy, odpowiedzialny za rozpoznanie toksyny, receptor układu immunologicznego. Takie leki uniemożliwiłyby układowi odpornościowemu zbyt gwałtowną reakcję na toksynę. Łącząc tego typu leki moglibyśmy opracować terapię ratującą życie, dodaje Man.
      Dodatkową korzyść odniósłby przemysł, gdyż ta sama bakteria zabija owce i krowy, nowe leki można by więc stosować też w weterynarii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nasz mózg składa się z miliardów neuronów, które muszą być chronione przed wpływem niekorzystnych czynników zewnętrznych. Rolę tej ochrony spełnia bariera krew-mózg. Ta mierząca 650 km wyspecjalizowana bariera między naczyniami krwionośnymi a mózgiem decyduje, jakie substancje mogą do mózgu przeniknąć. Bardzo dobrze spełnia swoją rolę, ale z punktu widzenia chorób neurologicznych jest najgorszym wrogiem współczesnej medycyny. Blokuje bowiem również dostęp leków do mózgu.
      Naukowcy z Yale University poinformowali na łamach Nature Communications, że udało im się opracować molekułę, która na kilka godzin otwiera barierę krew-mózg, umożliwiając dostarczenie leków. Po raz pierwszy udało się kontrolować barierę krew-mózg za pomocą molekuły, mówi profesor Anne Eichmann, jedna z głównych autorek badań.
      Doktor Kevin Boyé dołączył do zespołu profesor Eichmann w 2017 roku i zaczął badać molekułę Unc5B. To receptor śródbłonka, do którego ekspresji dochodzi w komórkach śródbłonka naczyń włosowatych. Uczony zauważył, że pozbawione tego receptora embriony myszy szybko umierały, gdyż nie tworzył się u nich prawidłowy układ krwionośny. To wskazywało, że Unc5B odgrywa ważną rolę w jego powstawaniu. Ponadto stwierdził, że u takich embrionów doszło do znaczącego spadku poziomu białka Claudin-5, które odpowiada za ścisłe przyleganie do siebie komórek śródbłonka w barierze krew-mózg. Naukowcy doszli więc do wniosku, że Unc5B odgrywa ważną rolę w utrzymaniu bariery krew-mózg.
      Nie od dzisiaj wiadomo, że rozwój i funkcjonowanie bariery krew-mózg jest uzależnione od szlaku sygnałowego Wnt. Dotychczas nie były znane powiązania pomiędzy Unc5B a tym szlakiem. Dzięki zaś nowym badaniom naukowcy zauważyli, że Unc5B działa jak regulator tego szlaku.
      Boyé poszedł więc o krok dalej. Pozbawił dorosłe myszy, z już rozwiniętą barierą krew-mózg, receptora Unc5B i okazało się, że gdy go zabrakło, bariera pozostała otwarta. Następnie uczony postanowił sprawdzić, który z ligandów – cząsteczek wiążących się z receptorami i wysyłających sygnały pomiędzy i wewnątrz komórkami – ma wpływ na integralność bariery. Okazało się, że bariera jest otwarta, gdy zabraknie ligandu Netrin-1. Naukowcy opracowali więc przeciwciało, które uniemożliwiało Netrin-1 połączenie się z receptorem. Po wstrzyknięciu przeciwciała dochodziło do zaburzenia szlaku sygnałowego Wnt i bariera krew-mózg była przez jakiś czas otwarta.
      W najbliższej przyszłości naukowcy chcą skupić się na sprawdzeniu, czy takie otwieranie bariery krew-mózg jest bezpieczne, czy nie niesie ze sobą żadnych ryzyk oraz czy same przeciwciała nie są toksyczne. To otwiera pole do dalszych interesujących badań nad kwestią powstawania samej bariery oraz możliwości manipulowania ją w celu dostarczania leków, mówi Eichmann.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Analizy DNA z jednego z najlepiej zachowanych neolitycznych grobowców z terenu Wielkiej Brytanii ujawniły, że większość pochowanych tam osób to przedstawiciele pięciu pokoleń jednej rodziny. Opublikowane na lamach Nature badania to pierwsza praca, która tak dokładnie opisuje strukturę rodziny epoki kamienia, a jej autorzy mówią, że rzuca ona nowe światło na rodzaje pokrewieństwa oraz praktyki grzebalne neolitu.
      Archeolodzy z Newcastle University oraz genetycy z Uniwersytetu Kraju Basków. Uniwersytetu Wiedeńskiego oraz Uniwersytetu Harvarda przeanalizowali DNA z kości i zębów 35 osób pochowanych w grobowcu Hazleton North w regionie Cotswolds-Severn. Okazało się, że 27 osób było blisko ze sobą spokrewnionych. Wszyscy żyli mniej więcej w latach 3700–3600 p.n.e., czyli około 100 lat po pojawieniu się rolnictwa na Wyspach Brytyjskich.
      Naukowcy wykazali, że większość zmarłych to potomkowie czterech kobiet, które miały wszystkie dzieci z tym samym mężczyzną.
      Hazleton North składa się z dwóch komór grobowych w kształcie litery L usytuowanych na północy i południu od głównej osi całej struktury. Zmarłych po śmieci składano wewnątrz jednej z komór. Badania wykazały,że mężczyźni byli chowani wraz z ojcami i braćmi, co wskazuje na dziedziczenie w linii męskiej. Późniejsze pochowane pokolenia są powiązane z pierwszym pokoleniem wyłącznie za pośrednictwem mężczyzn.
      W grobowcu pochowano też dwie dziewczynki z tej rodziny. Brak jednak dorosłych córek pochowanych tutaj mężczyzn, co wskazuje, że prawdopodobnie pochowano je z mężczyznami, z którymi miały dzieci lub jeszcze gdzieś indziej.
      Co interesujące, mimo że prawo do używania grobowca było dziedziczone w linii męskiej, wybór co do pochówku w południowej lub północnej komorze zależał początkowo od kobiety z pierwszej generacji, która była przodkiem zmarłych. To zaś sugeruje, że kobieta ta była ważną osobą we wspólnej pamięci tej społeczności.
      Badania te dały nam wyjątkowy wzgląd w organizację rodzinną neolitycznych społeczności. Grobowiec Hazleton North ma dwie oddzielne komory. Do jednej można się dostać przez wejście południowe, do drugiej przez północne. A jednym z najbardziej niezwykłych odkryć było, że początkowo każda z komór była wykorzystywana do chowania zmarłych z jednej gałęzi tej samej rodziny. Odkrycie to ma bardzo ważne szerokie implikacje, gdyż sugeruje, że budowa innych neolitycznych grobowców może zdradzić nam, w jaki sposób spokrewnione były osoby tam pochowane, mówi doktor Chris Fowler z Newcastle University.
      Odkryto też wskazówki sugerujące, że do rodziny przyjmowano pasierbów. Znaleziono bowiem szczątki mężczyzn, których matka również była pochowana w grobowcu, ale nie było tam zwłok ich ojca. Natomiast ich matka miała też dzieci z mężczyzną z tej rodziny. Ponadto osiem pochowanych osób nie było spokrewnionych z resztą, co może wskazywać, że pokrewieństwo nie było jedynym elementem dającym prawo do pochówku w tym grobowcu. Trzy z tych osób to kobiety. Być może ich partnerzy należeli do rodziny i są tam pochowani, jednak pary te albo nie miały dzieci, albo były to córki, które dożyły do dorosłości i opuściły społeczność, dlatego brak ich ciał.
      Ron Pinhasi z Uniwersytetu Wiedeńskiego stwierdził, że jeszcze kilka lat temu trudno było sobie wyobrazić, że kiedykolwiek poznamy strukturę neolitycznej rodziny. To dopiero początek. Bez wątpienia pozostało nam wiele do odkrycia na innych stanowiskach na terenie Wielkiej Brytanii, atlantyckiego wybrzeża Francji i w innych miejscach. A David Reich z Uniwersytetu Harvarda uważa, że tak właśnie będzie wyglądała przyszłość badań archeologicznych. Archeolodzy będą mogli przeprowadzić analizy DNA o tak dużej rozdzielczości, że poznają odpowiedzi na naprawdę interesujące pytania.
      Hazleton North to bardzo ważne stanowisko archeologiczne, które przyniosło wiele istotnych informacji. To tam znaleziono najstarszy bezpośredni dowód na spożycie mleka przez ludzi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Warszawski Uniwersytet Medyczny (WUM) podpisał z amerykańskimi instytucjami umowę dot. współpracy przy stworzeniu terapii zespołu NEDAMSS (ang. Neurodevelopmental Disorder with Regression, Abnormal Movements, Loss of Speech and Seizures). Jak wyjaśniono w komunikacie prasowym, NEDAMSS to nowo opisana, ultrarzadka choroba, spowodowana mutacjami genu IRF2BPL. Charakteryzuje się regresją, napadami drgawek, autyzmem i opóźnieniami rozwojowymi.
      Z czasem objawy się nasilają. W pewnym momencie pacjenci tracą zdolność chodzenia, mówienia i jedzenia, przez co wymagają wspomaganego karmienia. Zostają też podłączeni do respiratora. Zespół jest diagnozowany coraz częściej.
      Zespół chorób związanych z genem IRF2BPL
      Objawy choroby są związane z szerokim spektrum mutacji w genie IRF2BPL. Białko wytwarzane przez ten gen znajduje się w wielu narządach, w tym w mózgu. Nie jest jasne, w jaki sposób białko wytwarzane przez IRF2BPL działa w organizmie i dlaczego mutacje w tym genie powodują tak poważne zaburzenia neurorozwojowe - opowiada dr hab. Paweł Lisowski, kierownik Zespołu Inżynierii Genomu Człowieka w Zakładzie Genetyki Medycznej WUM.
      Ponieważ IRF2BPL zawiera w strukturze ciągi poliglutaminy i polialaniny, może brać udział w regulacji ekspresji oraz działania innych genów. Takie peptydy są [bowiem] regulatorami transkryptomu i ich mutacje odgrywają patogenną rolę w różnych postaciach chorób neurodegeneracyjnych, jak np. choroba Huntingtona, choroba Parkinsona i choroba Alzheimera. Dotychczasowe badania pokazują, że mutacje IRF2BPL skutkujące skróconym białkiem, w porównaniu do innych rodzajów mutacji, prowadzą do nasilenia objawów – dodaje naukowiec.
      Polsko-amerykańska współpraca
      WUM podpisał umowę z The Regents of the University of California, Ohio Gene Therapy Center i Mayo Clinic.
      W ramach badań nad zespołem chorób związanych z genem IRF2BPL strona amerykańska ma przesyłać komórki pobrane z krwi chorych, a dr Lisowski będzie je reprogramować w komórki macierzyste, a następnie różnicować w neurony i organoidy mózgu (specyficzne dla schorzenia i pacjenta). Jak podkreślono w komunikacie, dr Lisowski opracowuje narzędzia pozwalające na somatyczną edycję genu IRF2BPL, zarówno w komórkach macierzystych, jak i w neuronach postmitotycznych pacjentów w kierunku somatycznych terapii genowych.
      Więcej informacji na temat NEDAMSS i badań dr. Lisowskiego, który zawodowo jest związany nie tylko z WUM, ale i z MDC Berlin i Universitätsklinikum Düsseldorf, można znaleźć na stronach https://irf2bpl.de/ i www.functionalgenomics.pl. W razie gdyby ktoś chciał zadać pytania dotyczące metod i procedur pobierania komórek, udostępniono adresy mailowe naukowca: pawel.lisowski@wum.edu.pl, pawel.lisowski@mdc-berlin.de, pawel.lisowski@med.uni-duesseldorf.de.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...