Lebih dari 400 jenis sel saraf telah ditanam – jauh lebih banyak dari sebelumnya

Untuk pertama kalinya, para peneliti di ETH Zurich telah berhasil menghasilkan ratusan jenis sel saraf yang berbeda dari sel induk manusia dalam cawan Petri. Di masa depan, dengan demikian akan dimungkinkan untuk menyelidiki gangguan neurologis menggunakan kultur sel alih -alih pengujian hewan.

Sel saraf bukan hanya sel saraf. Bergantung pada seberapa halus kami membedakan, ada beberapa ratus hingga beberapa ribu jenis sel saraf di otak manusia sesuai dengan perhitungan terbaru. Jenis sel ini bervariasi dalam fungsinya, dalam jumlah dan panjang pelengkap selulernya, dan dalam interkoneksi mereka. Mereka memancarkan neurotransmiter yang berbeda ke dalam sinapsis kami dan, tergantung pada daerah otak – misalnya, korteks serebral atau otak tengah – jenis sel yang berbeda aktif.

Ketika para ilmuwan menghasilkan sel -sel saraf dari sel induk dalam cawan Petri untuk percobaan mereka di masa lalu, tidak mungkin untuk mempertimbangkan keragaman mereka yang luas. Sampai sekarang, para peneliti hanya mengembangkan prosedur untuk menumbuhkan beberapa lusin jenis sel saraf secara in vitro. Mereka mencapai ini menggunakan rekayasa genetika atau dengan menambahkan molekul pensinyalan untuk mengaktifkan jalur pensinyalan seluler tertentu. Namun, mereka tidak pernah hampir mencapai keragaman ratusan atau ribuan jenis sel saraf yang berbeda yang sebenarnya ada.

“Neuron yang berasal dari sel induk sering digunakan untuk mempelajari penyakit. Tetapi hingga sekarang, para peneliti sering mengabaikan jenis neuron yang tepat yang bekerja dengan mereka,” kata Barbara Treutlein, profesor di Departemen Ilmu Pengetahuan dan Teknik Biosistem di ETH Zurich di Basel. Namun, ini bukan pendekatan terbaik untuk pekerjaan seperti itu. “Jika kita ingin mengembangkan model kultur sel untuk penyakit dan gangguan seperti Alzheimer, Parkinson dan Depresi, kita perlu mengambil jenis sel saraf spesifik yang terlibat.”

Skrining sistematis adalah kunci keberhasilan

Treutlein dan timnya sekarang telah berhasil menghasilkan lebih dari 400 jenis sel saraf yang berbeda. Dengan melakukan hal itu, para ilmuwan telah membuka jalan bagi penelitian neurologis dasar yang lebih tepat dengan eksperimen kultur sel.

Para peneliti mencapai hal ini dengan bekerja dengan kultur sel induk pluripoten yang diinduksi manusia yang telah dihasilkan dari sel darah. Dalam sel -sel ini, mereka menggunakan rekayasa genetika untuk mengaktifkan gen regulator neuron tertentu dan memperlakukan sel dengan berbagai morfogen, kelas khusus molekul pensinyalan. Treutlein dan timnya mengambil pendekatan sistematis, menggunakan tujuh morfogen dalam berbagai kombinasi dan konsentrasi dalam percobaan penyaringan mereka. Ini menghasilkan hampir 200 set kondisi eksperimental yang berbeda.

Morfogen

Morfogen adalah utusan yang dikenal dari penelitian tentang pengembangan embrionik. Mereka tidak didistribusikan secara seragam dalam embrio tetapi terjadi dalam berbagai konsentrasi yang membentuk pola spasial. Dengan cara ini, mereka mendefinisikan posisi sel dalam embrio, misalnya apakah sel berada di dekat sumbu tubuh atau di belakang, perut, kepala atau tubuh. Dengan demikian, morfogen membantu menentukan apa yang tumbuh di mana di embrio.

Para peneliti menggunakan berbagai analisis untuk membuktikan bahwa mereka telah menghasilkan lebih dari 400 jenis sel saraf dalam percobaan mereka. Mereka memeriksa RNA (dan karena itu aktivitas genetik) pada tingkat sel individu, serta penampilan eksternal sel dan fungsinya: misalnya, jenis pelengkap sel mana yang mereka miliki di mana jumlah dan impuls saraf listrik mana yang mereka miliki.

Para peneliti kemudian membandingkan data mereka dengan informasi dari database neuron dari otak manusia. Dengan melakukan ini, mereka dapat mengidentifikasi jenis sel saraf yang telah dibuat, seperti yang ditemukan dalam sistem saraf perifer atau sel otak dan bagian otak tempat mereka berasal, apakah mereka merasakan rasa sakit, dingin atau gerakan, dan sebagainya.

Neuron in-vitro untuk penelitian bahan aktif

Treutlein mengklarifikasi bahwa mereka masih jauh dari menghasilkan semua jenis sel saraf yang ada secara in vitro. Meskipun demikian, para peneliti sekarang memiliki akses ke jumlah sel sel yang jauh lebih besar dari sebelumnya.

Mereka ingin menggunakan sel saraf in-vitro untuk mengembangkan model kultur sel untuk mempelajari kondisi neurologis yang serius, termasuk skizofrenia, Alzheimer, Parkinson, epilepsi, gangguan tidur dan sklerosis multipel. Model kultur sel semacam ini juga sangat menarik dalam penelitian farmasi untuk menguji efek senyawa aktif baru dalam kultur sel tanpa pengujian hewan, dengan tujuan akhir suatu hari untuk dapat menyembuhkan kondisi ini.

Di masa depan, sel -sel juga dapat digunakan untuk terapi penggantian sel, yang melibatkan penggantian sel -sel saraf yang sakit atau mati di otak dengan sel -sel manusia baru.

Tetapi ada tantangan untuk diatasi sebelum ini dapat terjadi: para peneliti sering menghasilkan campuran dari berbagai jenis sel saraf dalam percobaan mereka. Mereka sekarang bekerja untuk mengoptimalkan metode mereka sehingga setiap kondisi eksperimental hanya menghasilkan satu jenis sel tertentu. Mereka sudah memiliki beberapa ide awal tentang bagaimana hal ini dapat dicapai.

Referensi

Lin HC, Janssens J, Eisinger B, Hornauer P, Kroell AS, Santel M, Pascual-Garcia M, Okamoto R, Karava K, He Z, Priouret M, Schröter M, CAMP JG, Treutlein B: Pemotongan Subtype Neuron Manusia. Pemerintahan Subele Neuron Transkriptome. Sains, 10 Juli 2025, ADN6121