Νευρικά βλαστικά κύτταρα, σε μεγάλο βαθμό αδιαφοροποίητα κύτταρα που προέρχονται από το κεντρικό νευρικό σύστημα. Τα νευρικά βλαστοκύτταρα (NSCs) έχουν τη δυνατότητα να δημιουργήσουν απόγονα κύτταρα που αναπτύσσονται και διαφοροποιούνται σε νευρώνες και γλοιακά κύτταρα (μη νευρωνικά κύτταρα που μονώνουν νευρώνες και ενισχύουν την ταχύτητα με την οποία οι νευρώνες στέλνουν σήματα).
βλαστικά κύτταρα: Νευρικά βλαστικά κύτταρα
Η έρευνα έχει δείξει ότι υπάρχουν επίσης βλαστικά κύτταρα στον εγκέφαλο. Στα θηλαστικά σχηματίζονται πολύ λίγοι νέοι νευρώνες μετά τη γέννηση, αλλά μερικοί νευρώνες
Για χρόνια πιστεύεται ότι ο εγκέφαλος ήταν ένα κλειστό, σταθερό σύστημα. Ακόμα και ο διάσημος Ισπανός νευροανατομικός Santiago Ramón y Cajal, ο οποίος κέρδισε το Βραβείο Νόμπελ για τη Φυσιολογία το 1906 για την καθιέρωση του νευρώνα ως το θεμελιώδες κύτταρο του εγκεφάλου, δεν γνώριζε τους μηχανισμούς της νευρογένεσης (σχηματισμός νευρικού ιστού) κατά τη διάρκεια της κατά τα άλλα αξιοσημείωτης καριέρας του. Υπήρχαν μόνο λίγες ανακαλύψεις, κυρίως σε αρουραίους, πουλιά και πρωτεύοντα, στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα που υπαινίχθηκαν την ικανότητα αναγέννησης των εγκεφαλικών κυττάρων. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι όταν ο εγκέφαλος υπέστη βλάβη ή άρχισε να επιδεινώνεται, δεν θα μπορούσε να αναγεννήσει νέα κύτταρα με τον τρόπο που άλλοι τύποι κυττάρων, όπως τα κύτταρα του ήπατος και του δέρματος, μπορούν να αναγεννηθούν. Η δημιουργία νέων εγκεφαλικών κυττάρων στον εγκέφαλο των ενηλίκων θεωρήθηκε αδύνατη, δεδομένου ότι ένα νέο κύτταρο δεν μπορούσε ποτέ να ενσωματωθεί πλήρως στο υπάρχον πολύπλοκο σύστημα του εγκεφάλου. Μόνο το 1998 ανακαλύφθηκαν NSC σε ανθρώπους, που βρέθηκαν πρώτα σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται ιππόκαμπος, η οποία ήταν γνωστό ότι ήταν καθοριστική για το σχηματισμό αναμνήσεων. Τα NSCs αργότερα βρέθηκαν επίσης ενεργά στους οσφρητικούς βολβούς (μια περιοχή που επεξεργάζεται τη μυρωδιά) και αδρανείς και αδρανείς στο διάφραγμα (μια περιοχή που επεξεργάζεται το συναίσθημα), το ραβδωτό σώμα (μια περιοχή που επεξεργάζεται την κίνηση) και στον νωτιαίο μυελό.
Σήμερα οι επιστήμονες ερευνούν φαρμακευτικά προϊόντα που θα μπορούσαν να ενεργοποιήσουν τα αδρανή NSCs σε περίπτωση που οι περιοχές όπου βρίσκονται οι νευρώνες καταστραφούν. Άλλοι τρόποι έρευνας επιδιώκουν να βρουν τρόπους μεταμόσχευσης NSC σε κατεστραμμένες περιοχές και να τους πείσουν να μεταναστεύσουν σε όλες τις κατεστραμμένες περιοχές. Ακόμα άλλοι ερευνητές βλαστικών κυττάρων επιδιώκουν να πάρουν βλαστικά κύτταρα από άλλες πηγές (π.χ. έμβρυα) και να επηρεάσουν αυτά τα κύτταρα να εξελιχθούν σε νευρώνες ή γλοιακά κύτταρα. Τα πιο αμφιλεγόμενα από αυτά τα βλαστικά κύτταρα είναι αυτά που προέρχονται από ανθρώπινα έμβρυα, τα οποία πρέπει να καταστραφούν για να αποκτήσουν τα κύτταρα. Οι επιστήμονες μπόρεσαν να δημιουργήσουν επαγόμενα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα επαναπρογραμματίζοντας ενήλικα σωματικά κύτταρα (κύτταρα του σώματος, εξαιρουμένων των σπέρματος και των ωαρίων) μέσω της εισαγωγής ορισμένων ρυθμιστικών γονιδίων. Ωστόσο, η δημιουργία επαναπρογραμματισμένων κυττάρων απαιτεί τη χρήση ρετροϊού, και ως εκ τούτου αυτά τα κύτταρα έχουν τη δυνατότητα εισαγωγής επιβλαβών ιών που προκαλούν καρκίνο σε ασθενείς. Τα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα (ESCs) έχουν εκπληκτικό δυναμικό, δεδομένου ότι είναι ικανά να μετατραπούν σε οποιονδήποτε τύπο κυττάρου που βρίσκεται στο ανθρώπινο σώμα, αλλά απαιτείται περαιτέρω έρευνα για την ανάπτυξη καλύτερων μεθόδων απομόνωσης και δημιουργίας ESCs.
Η αποκατάσταση εγκεφαλικού επεισοδίου είναι ένας τομέας έρευνας όπου πολλά έχουν ανακαλυφθεί σχετικά με την υπόσχεση και τις πολυπλοκότητες της θεραπείας με βλαστικά κύτταρα. Δύο βασικές προσεγγίσεις μπορούν να ληφθούν για τη θεραπεία βλαστικών κυττάρων: η ενδογενής προσέγγιση ή η εξωγενής προσέγγιση. Η ενδογενής προσέγγιση βασίζεται στη διέγερση NSC ενηλίκων μέσα στο σώμα του ασθενούς. Αυτά τα βλαστικά κύτταρα βρίσκονται σε δύο ζώνες του οδοντωτού γύρου (μέρος του ιππόκαμπου) στον εγκέφαλο, καθώς και στο ραβδωτό σώμα (μέρος των βασικών γαγγλίων που βρίσκονται βαθιά μέσα στα εγκεφαλικά ημισφαίρια), το νεοκορτάκι (το εξωτερικό πάχος του πολύ περίπλοκο εγκεφαλικό φλοιό) και τον νωτιαίο μυελό. Σε μοντέλα αρουραίων, παράγοντες ανάπτυξης (ουσίες που μεσολαβούν στην ανάπτυξη των κυττάρων), όπως ο αυξητικός παράγοντας ινοβλαστών-2, ο αγγειακός ενδοθηλιακός αυξητικός παράγοντας, ο νευροτροφικός παράγοντας που προέρχεται από τον εγκέφαλο και η ερυθροποιητίνη, έχουν χορηγηθεί μετά από εγκεφαλικά επεισόδια σε μια προσπάθεια να προκαλέσουν ή να ενισχύσουν τη νευρογένεση, αποτρέποντας έτσι την εγκεφαλική βλάβη και τονώνοντας τη λειτουργική ανάκαμψη. Ο πιο υποσχόμενος αυξητικός παράγοντας στα μοντέλα αρουραίων ήταν η ερυθροποιητίνη, η οποία προάγει τον πολλαπλασιασμό των νευρικών προγονικών κυττάρων και έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί νευρογένεση και λειτουργική βελτίωση μετά από εμβολικό εγκεφαλικό επεισόδιο σε αρουραίους. Αυτό ακολουθήθηκε από κλινικές δοκιμές στις οποίες η ερυθροποιητίνη χορηγήθηκε σε ένα μικρό δείγμα ασθενών με εγκεφαλικό επεισόδιο, οι οποίοι τελικά έδειξαν δραματικές βελτιώσεις σε σχέση με άτομα στην ομάδα του εικονικού φαρμάκου. Η ερυθροποιητίνη έχει επίσης δείξει υπόσχεση σε ασθενείς με σχιζοφρένεια και σε ασθενείς με σκλήρυνση κατά πλάκας. Ωστόσο, πρέπει να πραγματοποιηθούν περαιτέρω μελέτες σε μεγαλύτερες ομάδες ασθενών προκειμένου να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητα της ερυθροποιητίνης.
Οι εξωγενείς θεραπείες βλαστικών κυττάρων βασίζονται στην εκχύλιση, την in vitro καλλιέργεια και την επακόλουθη μεταμόσχευση βλαστικών κυττάρων στις περιοχές του εγκεφάλου που πλήττονται από εγκεφαλικό επεισόδιο. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα ενήλικα NSCs μπορούν να ληφθούν από τον οδοντικό γύρο, τον ιππόκαμπο, τον εγκεφαλικό φλοιό και την υποφλοιώδη λευκή ύλη (στρώμα κάτω από τον εγκεφαλικό φλοιό). Πραγματικές μελέτες μεταμόσχευσης έχουν διεξαχθεί σε αρουραίους με τραυματισμό του νωτιαίου μυελού χρησιμοποιώντας βλαστικά κύτταρα που είχαν υποβληθεί σε βιοψία από την υποκοιλιακή ζώνη (περιοχή κάτω από τα τοιχώματα των εγκεφαλικών κοιλοτήτων ή των κοιλιών γεμάτων με υγρά) του εγκεφάλου των ενηλίκων. Ευτυχώς, δεν υπήρχαν λειτουργικά ελλείμματα ως αποτέλεσμα της βιοψίας. Υπήρξαν επίσης μελέτες σε αρουραίους στις οποίες ESCs ή νευρικά βλαστικά κύτταρα που προέρχονται από έμβρυο και προγονικά κύτταρα (μη διαφοροποιημένα κύτταρα · παρόμοια με τα βλαστικά κύτταρα αλλά με στενότερες δυνατότητες διαφοροποίησης) έχουν μεταμοσχευτεί σε περιοχές του εγκεφάλου που έχουν υποστεί βλάβη από εγκεφαλικό επεισόδιο. Σε αυτές τις μελέτες, τα εμβολιασμένα NSC διαφοροποιήθηκαν επιτυχώς σε νευρώνες και γλοιακά κύτταρα και υπήρξε κάποια λειτουργική ανάκαμψη. Η κύρια επιφύλαξη, ωστόσο, με εξωγενείς θεραπείες είναι ότι οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη κατανοήσει πλήρως τους υποκείμενους μηχανισμούς διαφοροποίησης των προγονικών κυττάρων και την ένταξή τους σε υπάρχοντα νευρωνικά δίκτυα. Επιπλέον, οι επιστήμονες και οι κλινικοί γιατροί δεν γνωρίζουν ακόμη πώς να ελέγχουν τον πολλαπλασιασμό, τη μετανάστευση, τη διαφοροποίηση και την επιβίωση των NSC και των απογόνων τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα NSC ρυθμίζονται εν μέρει από το εξειδικευμένο μικροπεριβάλλον, ή εξειδικευμένο, στο οποίο κατοικούν.
Υπήρξε επίσης έρευνα για τα αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα (HSCs), τα οποία συνήθως διαφοροποιούνται σε κύτταρα αίματος, αλλά μπορούν επίσης να διαφοροποιηθούν σε νευρικές σειρές. Αυτά τα HSC βρίσκονται στο μυελό των οστών, στο αίμα του ομφάλιου λώρου και στα κύτταρα του περιφερικού αίματος. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτά τα κύτταρα έχουν βρεθεί να κινητοποιούνται αυθόρμητα από ορισμένους τύπους εγκεφαλικών επεισοδίων και μπορούν επίσης να κινητοποιηθούν περαιτέρω με παράγοντα διέγερσης αποικιών κοκκιοκυττάρων (G-CSF). Μελέτες του G-CSF σε αρουραίους έχουν δείξει ότι μπορεί να οδηγήσει σε λειτουργική βελτίωση μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο και οι κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους φαίνονται πολλά υποσχόμενες. Έχουν επίσης πραγματοποιηθεί εξωγενείς μελέτες σε αρουραίους με HSCs. Οι HSC χορηγήθηκαν τοπικά στη θέση της βλάβης σε ορισμένες μελέτες ή χορηγήθηκαν συστημικά μέσω ενδοφλέβιας μεταμόσχευσης σε άλλες μελέτες. Η τελευταία διαδικασία είναι απλά πιο εφικτή και οι πιο αποτελεσματικές HSC φαίνεται να είναι αυτές που προέρχονται από το περιφερικό αίμα.
Η έρευνα που πραγματοποιήθηκε σε θεραπείες βλαστικών κυττάρων για την επιληψία και τη νόσο του Πάρκινσον καταδεικνύει επίσης την υπόσχεση και τη δυσκολία της σωστής καλλιέργειας βλαστικών κυττάρων και της εισαγωγής τους σε ένα ζωντανό σύστημα. Όσον αφορά τα ESCs, μελέτες έχουν δείξει ότι είναι ικανές να διαφοροποιηθούν σε ντοπαμινεργικούς νευρώνες (νευρώνες που μεταδίδουν ή ενεργοποιούνται από ντοπαμίνη), νωτιαίους κινητικούς νευρώνες και ολιγοδενδροκύτταρα (μη νευρωνικά κύτταρα που σχετίζονται με το σχηματισμό μυελίνης). Σε μελέτες που αποσκοπούν στη θεραπεία της επιληψίας, νευρικοί πρόδρομοι προερχόμενοι από εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού (ESNs) μεταμοσχεύτηκαν στους ιππόκαμπους χρονικά επιληπτικών αρουραίων και αρουραίων ελέγχου. Μετά τη μεταμόσχευση, δεν εντοπίστηκαν διαφορές στις λειτουργικές ιδιότητες των ESNs, καθώς όλες εμφάνισαν τις συναπτικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τους νευρώνες. Ωστόσο, απομένει να δούμε αν τα ESN έχουν την ικανότητα να επιβιώνουν για παρατεταμένες περιόδους στον επιληπτικό ιππόκαμπο, να διαφοροποιούνται σε νευρώνες με τις κατάλληλες λειτουργίες του ιππόκαμπου και να καταστέλλουν τα ελλείμματα μάθησης και μνήμης στη χρόνια επιληψία. Τα NSCs, από την άλλη πλευρά, έχουν ήδη παρατηρηθεί ότι επιβιώνουν και διαφοροποιούνται σε διαφορετικές λειτουργικές μορφές νευρώνων σε αρουραίους. Ωστόσο, δεν είναι σαφές εάν τα NSC μπορούν να διαφοροποιηθούν στις διάφορες λειτουργικές μορφές σε κατάλληλες ποσότητες και εάν μπορούν να συντεθούν σωστά με υπερεξείσιμους νευρώνες προκειμένου να τους αναστείλουν, περιορίζοντας έτσι τις επιληπτικές κρίσεις.
Οι θεραπείες για τη νόσο του Πάρκινσον δείχνουν επίσης υπόσχεση και αντιμετωπίζουν παρόμοια εμπόδια. Διεξήχθη κλινική έρευνα σχετικά με τη μεταμόσχευση ανθρώπινου εμβρυϊκού μεσενσεφαλικού ιστού (ιστός που προέρχεται από τον μεσαίο εγκέφαλο, ο οποίος αποτελεί μέρος του εγκεφάλου) στα στελέχη των ασθενών με Parkinson. Ωστόσο, αυτός ο ιστός είναι περιορισμένης διαθεσιμότητας, κάτι που κάνει τη μεταμόσχευση ESC πιο ελκυστική. Πράγματι, η έρευνα έχει ήδη δείξει ότι οι μεταμοσχεύσιμοι ντοπαμινεργικοί νευρώνες - το είδος των νευρώνων που επηρεάζονται από τη νόσο του Parkinson - μπορούν να δημιουργηθούν από ESC ποντικού, πρωτεύοντος και ανθρώπου. Η μόνη σημαντική διαφορά μεταξύ ESC ποντικού και ανθρώπου είναι, ωστόσο, ότι οι ανθρώπινες ESC χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο για να διαφοροποιηθούν (έως και 50 ημέρες). Επίσης, τα προγράμματα διαφοροποίησης για τις ανθρώπινες ESCs απαιτούν την εισαγωγή ζωικού ορού για τη διάδοση, η οποία ενδέχεται να παραβιάζει ορισμένους ιατρικούς κανονισμούς, ανάλογα με τη χώρα. Οι ερευνητές θα πρέπει επίσης να βρουν έναν τρόπο ώστε τα ντοπαμινεργικά προγονικά κύτταρα που προέρχονται από ESC να επιβιώσουν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα μετά τη μεταμόσχευση. Τέλος, υπάρχει το ζήτημα της καθαρότητας των κυττάρων που προέρχονται από ESC. Όλα τα κύτταρα πρέπει να πιστοποιούνται ως ντοπαμινεργικά πρόδρομα κύτταρα πριν μπορέσουν να μεταμοσχευθούν με ασφάλεια. Ωστόσο, οι τεχνικές διαφοροποίησης και καθαρισμού βελτιώνονται με κάθε μελέτη. Πράγματι, η δημιουργία μεγάλων τραπεζών καθαρών και συγκεκριμένων κυτταρικών πληθυσμών για ανθρώπινη μεταμόσχευση παραμένει ένας εφικτός στόχος.
