Wyjaśnienie rozwoju neuronalnego
Wiele zaburzeń neurologicznych charakteryzuje się utratą neuronów, co podkreśla potrzebę opracowania nowych sposobów leczenia umożliwiających kompensację funkcji neuronów. W tym celu konieczne jest gruntowne zbadanie biologicznych mechanizmów tych zaburzeń w celu odkrycia i zweryfikowania nowych sposobów leczenia farmakologicznego. Badania kliniczne wykazały możliwość zastosowania terapii opartej na komórkach macierzystych w ludzkim mózgu. Jednak takie podejście nie może całkowicie powstrzymać postępu choroby, prawdopodobnie z powodu niskiego poziomu wszczepiania podawanych komórek. Ludzkie progenitory neuronowe przekształcają się w elektrofizjologicznie dojrzałe neurony w różnym tempie, co zapewnia znaczną heterogeniczność komórkową. Celem finansowanego ze środków UE projektu HND (Mechanisms of human neuronal development and functional integration in neural network) było zbadanie kluczowych mechanizmów rozwoju neuronalnego u ludzi. W ten sposób badacze chcieli rozszyfrować, w jaki sposób ludzkie progenitory neuronalne funkcjonalnie integrują się z sieciami neuronowymi. Przy wykorzystaniu technologii przeprogramowania komórek naukowcy z zespołu projektu HND opracowali modele eksperymentalne w oparciu o indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste i badali ich aktywność elektrofizjologiczną, morfologię i transkryptom. Zdefiniowali pięć elektrofizjologicznych rodzajów neuronów i odkryli silne korelacje pomiędzy fizjologią potencjału czynnościowego, aktywnością synaptyczną, złożonością dendrytyczną i ekspresją genów. Analiza sekwencji RNA na poziomie pojedynczej komórki ujawniła geny, których ekspresja zachodzi w szczególności w elektrofizjologicznie dojrzałych neuronach u ludzi. Ten podpis molekularny pomógł naukowcom w zidentyfikowaniu i wyizolowaniu neuronów funkcjonalnych. Ogólnie zespół projektu HND z powodzeniem przeprowadził wielkoskalową analizę neuronów funkcjonalnych na podstawie określonego profilu molekularnego. Ponieważ do tej pory brakowało metod identyfikacji dojrzałych neuronów funkcjonalnych, podejście opracowane w ramach projektu HND niewątpliwie ułatwi badanie mechanizmów biologicznych leżących u podstaw patologii neurologicznych i pozwoli na weryfikację sposobów leczenia farmakologicznego oraz terapii regeneracyjnych komórek.
