Nervové kmeňové bunky, väčšinou nediferencované bunky pochádzajúce z centrálneho nervového systému. Nervové kmeňové bunky (NSC) majú potenciál viesť k vzniku potomstva buniek, ktoré rastú a diferencujú sa na neuróny a gliové bunky (bunky neurónov, ktoré izolujú neuróny a zvyšujú rýchlosť, akou neuróny vysielajú signály).
kmeňové bunky: nervové kmeňové bunky
Výskum ukázal, že v mozgu sú aj kmeňové bunky. U cicavcov sa po narodení vytvára veľmi málo nových neurónov, ale niektoré neuróny
Celé roky sa myslelo, že mozog je uzavretý, pevný systém. Dokonca ani renomovaný španielsky neuroanatomista Santiago Ramón y Cajal, ktorý získal Nobelovu cenu za fyziológiu v roku 1906 za založenie neurónu ako základnej bunky mozgu, nepoznal mechanizmy neurogenézy (tvorba nervového tkaniva) počas svojej inak pozoruhodnej kariéry., V druhej polovici 20. storočia sa objavilo len niekoľko objavov, najmä u potkanov, vtákov a primátov, ktoré naznačovali regeneračnú schopnosť mozgových buniek. Počas tejto doby vedci predpokladali, že akonáhle bol mozog poškodený alebo sa začal zhoršovať, nedokázal regenerovať nové bunky tak, ako by boli schopné regenerovať iné typy buniek, ako sú pečeňové a kožné bunky. Tvorba nových mozgových buniek v mozgu dospelých sa považovala za nemožnú, pretože nová bunka sa nikdy nemohla úplne integrovať do existujúceho komplexného systému mozgu. Až v roku 1998 sa objavili NSC u ľudí, ktoré sa našli najskôr v oblasti mozgu nazývanej hippocampus, o ktorej bolo známe, že pomáha pri tvorbe spomienok. Neskôr sa tiež zistilo, že NSC sú aktívne v čuchových cibulkách (oblasť, ktorá spácha čuch), a spiacich a neaktívnych v septe (oblasť, ktorá spracúva emócie), striatu (oblasť, ktorá spracúva pohyb) a mieche.
Vedci dnes skúmajú liečivá, ktoré by mohli aktivovať spiace NSC v prípade poškodenia oblastí, v ktorých sa nachádzajú neuróny. Ďalšie možnosti výskumu sa snažia nájsť spôsoby, ako transplantovať NSC do poškodených oblastí a prinútiť ich migrovať cez poškodené oblasti. Ešte ďalší vedci kmeňových buniek sa snažia odobrať kmeňové bunky z iných zdrojov (tj embryí) a ovplyvniť tieto bunky, aby sa vyvinuli do neurónov alebo gliových buniek. Najkontroverznejšie z týchto kmeňových buniek sú bunky získané z ľudských embryí, ktoré sa musia zničiť, aby sa získali bunky. Vedci dokázali vytvoriť indukované pluripotentné kmeňové bunky preprogramovaním dospelých somatických buniek (bunky tela okrem buniek spermií a vajíčok) zavedením určitých regulačných génov. Generovanie preprogramovaných buniek si však vyžaduje použitie retrovírusu, a preto tieto bunky majú potenciál zaviesť do pacientov škodlivé vírusy spôsobujúce rakovinu. Embryonálne kmeňové bunky (ESC) majú úžasný potenciál, pretože sú schopné premeny na akýkoľvek typ buniek nachádzajúcich sa v ľudskom tele, je však potrebný ďalší výskum, aby sa vyvinuli lepšie metódy izolácie a generovania ESC.
Regenerácia mŕtvice je jednou z oblastí výskumu, v ktorej sa zistilo veľa o prísľube a zložitosti liečby kmeňovými bunkami. K terapii kmeňovými bunkami je možné pristupovať dvoma hlavnými prístupmi: endogénnym prístupom alebo exogénnym prístupom. Endogénny prístup spočíva v stimulácii dospelých NSC vo vlastnom tele pacienta. Tieto kmeňové bunky sa nachádzajú v dvoch zónach dentate gyrus (časť hippocampu) v mozgu, ako aj v striatu (časť bazálnych ganglií nachádzajúcich sa hlboko v mozgových hemisfériách), neokortexe (vonkajšia hrúbka vysoko stočená mozgová kôra) a miecha. V modeloch potkanov boli rastové faktory (látky sprostredkujúce rast buniek), ako je fibroblastový rastový faktor-2, vaskulárny endotelový rastový faktor, neurotrofický faktor pochádzajúci z mozgu a erytropoetín, podávané po úderoch v snahe vyvolať alebo zvýšiť neurogenézu, čím sa zabráni poškodeniu mozgu a urýchli sa funkčné zotavenie. Najsľubnejším rastovým faktorom v modeloch potkanov bol erytropoetín, ktorý podporuje proliferáciu nervových progenitorových buniek a bolo preukázané, že po embolickej mŕtvici u potkanov indukuje neurogenézu a funkčné zlepšenie. Nasledovali klinické štúdie, v ktorých sa erytropoetín podával malej vzorke pacientov s mozgovou príhodou, ktorí nakoniec preukázali dramatické zlepšenie oproti jednotlivcom v skupine s placebom. Erytropoetín sa ukázal ako sľubný aj u pacientov so schizofréniou au pacientov so sklerózou multiplex. U väčších skupín pacientov je však potrebné vykonať ďalšie štúdie, aby sa potvrdila účinnosť erytropoetínu.
Exogénne terapie kmeňovými bunkami závisia od extrakcie, kultivácie in vitro a následnej transplantácii kmeňových buniek do oblastí mozgu postihnutých mozgovou príhodou. Štúdie ukázali, že dospelé NSC sa môžu získať z dentátu gyrus, hippocampu, mozgovej kôry a subkortikálnej bielej hmoty (vrstva pod mozgovou kôrou). Skutočné transplantačné štúdie sa uskutočnili na potkanoch s poškodením miechy s použitím kmeňových buniek, ktoré boli biopsované z subventrikulárnej zóny (plocha pod stenami mozgových dutín naplnených tekutinou alebo komôr) dospelého mozgu. Našťastie neexistovali funkčné deficity v dôsledku biopsie. Uskutočnili sa aj štúdie na potkanoch, v ktorých boli do oblastí mozgu poškodených mozgovou príhodou transplantované ESC alebo nervové kmeňové bunky odvodené od plodu a progenitorové bunky (nediferencované bunky; podobné kmeňovým bunkám, ale s užšou diferenciáciou). V týchto štúdiách sa štepené NSC úspešne diferencovali na neuróny a gliové bunky a došlo k určitému funkčnému zotaveniu. Hlavnou výzvou pri exogénnych terapiách je však to, že vedci musia ešte úplne pochopiť základné mechanizmy diferenciácie progenitorových buniek a ich integrácie do existujúcich neurónových sietí. Vedci a klinickí lekári navyše ešte nevedia, ako kontrolovať proliferáciu, migráciu, diferenciáciu a prežitie NSC a ich potomkov. Dôvodom je skutočnosť, že NSC sú čiastočne regulované špecializovaným mikroprostredím alebo medzerou, v ktorej majú bydlisko.
Boli tiež skúmané hematopoetické kmeňové bunky (HSC), ktoré sa zvyčajne diferencujú na krvinky, ale môžu byť tiež transdiferencované na nervové línie. Tieto HSC sa nachádzajú v kostnej dreni, pupočníkovej krvi a bunkách periférnej krvi. Je zaujímavé, že sa zistilo, že tieto bunky sa spontánne mobilizujú určitými typmi mŕtvíc a môžu sa ďalej mobilizovať faktorom stimulujúcim kolónie granulocytov (G-CSF). Štúdie G-CSF na potkanoch ukázali, že to môže viesť k funkčnému zlepšeniu po mozgovej príhode, a klinické skúšky na ľuďoch sa zdajú sľubné. Exogénne štúdie sa uskutočnili aj na potkanoch s HSC. HSC sa v niektorých štúdiách podávali lokálne v mieste poškodenia alebo sa v iných štúdiách podávali systémovo intravenóznou transplantáciou. Posledne uvedený postup je jednoducho uskutočniteľný a zdá sa, že najúčinnejšími HSC sú tie, ktoré pochádzajú z periférnej krvi.
Výskum, ktorý sa uskutočnil v oblasti liečby kmeňových buniek pri epilepsii a Parkinsonovej chorobe, tiež ukazuje sľub a ťažkosti so správnou kultiváciou kmeňových buniek a ich zavedením do živého systému. Pokiaľ ide o ESC, štúdie preukázali, že sú schopné sa diferencovať na dopaminergné neuróny (neuróny, ktoré prenášajú alebo sú aktivované dopamínom), miechové neuróny a oligodendrocyty (bunky, ktoré nie sú neuronálne spojené s tvorbou myelínu). V štúdiách zameraných na liečbu epilepsie boli neurálne prekurzory derivované z myších embryonálnych kmeňových buniek (ESN) transplantované do hippocampov chronicky epileptických potkanov a kontrolných potkanov. Po transplantácii sa nezistili žiadne rozdiely vo funkčných vlastnostiach ESN, pretože všetky vykazovali synaptické vlastnosti charakteristické pre neuróny. Stále však ostáva vidieť, či ESN majú schopnosť prežiť počas epileptického hippocampu dlhšie obdobie, diferencovať sa na neuróny so správnymi hippocampálnymi funkciami a potlačiť deficity učenia a pamäte pri chronickej epilepsii. Na druhej strane už bolo pozorované, že NSC prežívajú a rozlišujú sa na rôzne funkčné formy neurónov u potkanov. Nie je však jasné, či sa NSC môžu diferencovať na rôzne funkčné formy vo vhodných množstvách a či sa môžu správne synapse s hyperexcitovateľnými neurónmi, aby ich inhibovali, a tým obmedzili záchvaty.
Liečba Parkinsonovej choroby tiež ukazuje sľub a čelí podobným prekážkam. Uskutočnil sa klinický výskum transplantácie ľudského fetálneho mezencefalického tkaniva (tkaniva získaného z midbrainu, ktorý je súčasťou mozgového kmeňa) do striaty pacientov s Parkinsonovou chorobou. Toto tkanivo má však obmedzenú dostupnosť, čo robí transplantáciu ESC príťažlivejšou. Výskum skutočne ukázal, že transplantovateľné dopaminergné neuróny - druh neurónov postihnutých Parkinsonovou chorobou - sa môžu vytvárať z myších, primátov a ľudských ESC. Jedným z hlavných rozdielov medzi myšami a ľudskými ESC je však to, že ľudské ESC sa diferencujú oveľa dlhšie (až 50 dní). Diferenčné programy pre ľudské HSV si tiež vyžadujú zavedenie živočíšneho séra, aby sa množilo, čo by mohlo v závislosti od krajiny viesť k porušeniu určitých lekárskych predpisov. Vedci budú tiež musieť nájsť spôsob, ako dosiahnuť, aby dopamínergné progenitorové bunky pochádzajúce z ESC prežili dlhšiu dobu po transplantácii. Nakoniec je tu otázka čistoty bunkových populácií získaných z ESC; všetky bunky musia byť certifikované ako dopaminergné prekurzorové bunky, aby mohli byť bezpečne transplantované. Techniky diferenciácie a purifikácie sa však s každou štúdiou zlepšujú. Dosiahnuteľným cieľom zostáva vytvorenie veľkých bánk čistých a špecifických populácií buniek na transplantáciu človeka.
