Aplicaciones celulares de las células madre neurales

Las citocinas están estrechamente relacionadas con la proliferación y diferenciación de las células madre neurales. Diferentes citoquinas desempeñan un papel importante en la inducción y diferenciación de células madre neurales, pero ninguna citocina puede inducir la diferenciación de células madre neurales en las células nerviosas funcionales requeridas in vitro. Las citocinas implicadas en la inducción de la diferenciación de las células madre neurales son las interleucinas, como la IL-1, IL-7, IL-9 e IL-11. Los factores neurotróficos influyen en todo el proceso de diferenciación de las células madre neurales en células terminales. Si las células madre neurales cultivadas se exponen a un factor neurotrófico derivado del cerebro, una gran cantidad de células madre neurales pueden exhibir las características de las neuronas en diferenciación. Los factores de crecimiento como el factor de crecimiento epitelial, el factor de crecimiento nervioso y el factor de crecimiento básico de fibroblastos también influyen en la diferenciación de las células madre neurales. Las células madre neurales tienen diferentes efectos en diferentes tipos y concentraciones de factores, así como la aplicación combinada de múltiples factores. El mismo factor tiene diferentes efectos en diferentes etapas de desarrollo y diferenciación de las células madre neurales. Por ejemplo, en presencia de factor de crecimiento epidérmico y factor de crecimiento de fibroblastos básico, las células madre neurales embrionarias se diferencian principalmente en neuronas, astrocitos y oligodendrocitos, mientras que las células madre neurales posnatales y adultas se diferencian principalmente en astrocitos, en presencia o ausencia de crecimiento epidérmico. factor y factor de crecimiento de fibroblastos básico. Estos estudios indican que la diferenciación de células madre neurales en células funcionales inducida por el factor de crecimiento epitelial y el factor de crecimiento de fibroblastos básico es compleja.

La transducción de señales es muy importante en la diferenciación de las células madre neurales. Como vía de señalización, el sistema de señalización Notch no se ha dilucidado por completo. Se cree que el receptor Notch es una proteína de membrana integral y un receptor de superficie celular conservado. Se activa por contacto con ligandos circundantes. Su vía de transducción de señales comienza cuando el receptor Notch se une a un ligando, y su región citoplasmática se separa de la membrana celular y se transfiere al núcleo, transmitiendo la señal a las moléculas de señalización posteriores. La transmisión de señales en esta vía se realiza principalmente a través de interacciones de proteínas, lo que provoca cambios en los factores reguladores de la transcripción o la unión de factores reguladores de la transcripción a genes diana, regulando así la transcripción de genes específicos. Cuando se activa la vía de Notch, las células madre proliferan y cuando se inhibe la actividad de Notch, las células madre entran en el proceso de diferenciación. Estos resultados sugieren que al encontrar una manera de modular la señalización de Notch, el proceso y la proporción de células madre neurales que se diferencian en células neuronales funcionales pueden regularse con precisión alterando la señalización de Notch. Además, el sistema de transducción de señales Janus quinasa transductor de señal y activador de la transcripción (JAK-STAT) también participa en la regulación de las células madre.

Aplicaciones de las células madre neurales: Las células madre neurales desempeñan un papel importante en el desarrollo neural y la reparación del tejido neural dañado. El trasplante de células madre neurales es un método eficaz para reparar y reemplazar el tejido cerebral dañado y puede restablecer ciertos circuitos y funciones. Además, las células madre neurales se pueden utilizar como vectores genéticos para la terapia génica de tumores intracraneales y otras enfermedades neurológicas, compensando algunas deficiencias de los vectores virales. Wagner et al. trasplantaron células madre neurales en cerebros de ratones con un modelo de enfermedad de Parkinson. Las células madre neurales migraron y repararon el tejido cerebral dañado, y los síntomas de temblor se redujeron significativamente. Esto puede deberse a la diferenciación de las células madre neurales en dopaminérgicas. neuronas para el tratamiento. Células de tejido neuronal aisladas del cerebro de fetos abortados por Piccini se trasplantan al cerebro de pacientes para tratar la enfermedad de Parkinson. Como resultado, los síntomas de más de la mitad de los pacientes mejoraron significativamente y el efecto se mantuvo. La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad neurológica con una alta tasa de incidencia. En su modelo de roedor, se descubrió que los oligodendrocitos productores de mielina estaban dañados o perdían su función. Cuando se trasplantaron células madre neurales directamente al cerebro de ratas, las células trasplantadas migraron sobre un área grande. Entre los oligodendrocitos diferenciados, aproximadamente el 40% de las células forman mielina y sus características son muy cercanas al estado normal. Los síntomas típicos de algunos animales trasplantados también mejoraron significativamente. El glioma es una de las dificultades del tratamiento médico. La extirpación quirúrgica de los tumores es difícil y propensa a la recurrencia. La quimioterapia y la radioterapia tienen ciertos efectos sobre los tumores. Debido a que las células madre neurales tienen la capacidad de migrar, esta propiedad se puede utilizar para liberar fármacos en el cerebro. Las células madre neurales de rata transgénica secretan IL-4 después del tratamiento, que puede activar el sistema inmunológico y atacar las células tumorales. Después de recibir inyecciones de células, las ratas con glioma vivieron mucho más que las ratas no tratadas. Las imágenes por resonancia magnética mostraron signos de reducción de tumores grandes en el cerebro de ratones experimentales. Curiosamente, incluso si las células madre neurales inyectadas no secretaban IL-4, se prolongó la vida útil de los ratones experimentales.

Ling y otros creen que esto se debe a que las células madre neurales también pueden secretar una sustancia desconocida que puede ralentizar la división de las células tumorales. Además, las células madre neurales también tienen cierto valor práctico para juzgar la eficacia y toxicidad de los fármacos. Por ejemplo, la tecnología de cultivo de células madre neurales se puede utilizar para observar la actividad neuronal de algunos compuestos naturales y sintéticos, proporcionando una base teórica para el desarrollo de fármacos terapéuticos de moléculas pequeñas.

Problemas en la aplicación de células madre neurales: la mayoría de las líneas de células madre neurales establecidas provienen de ratones, pero existen diferencias obvias entre ratones y humanos; la fuente de células madre neurales es insuficiente; las células madre neurales se convierten en tumores cerebrales; expresión no selectiva del rango de transfección de células madre neurales y regulación in situ de la expresión genética transfectada. Existen cuestiones sociológicas y éticas al utilizar células madre embrionarias en lugar de células madre neurales. El establecimiento de líneas de células madre neurales puede proporcionar neuronas y células gliales de forma indefinida, resolver el problema del trasplante insuficiente de cerebro fetal, evitar disputas éticas y proporcionar suficientes células semilla para el tratamiento de reemplazo después de una lesión.

Aún queda mucho trabajo por hacer en la fuente, el aislamiento, el cultivo y la identificación de las células madre neurales. Los mecanismos de inducción, diferenciación y migración de las células madre neurales también necesitan más estudios. A través de la tecnología de cultivo celular y estudios genómicos, como la tecnología de microarrays de ADN, se puede aclarar aún más la ubicación exacta de las células madre neurales adultas y se pueden diseñar medicamentos para activar específicamente estas células. Al comprender mejor la naturaleza de las células madre neurales y controlar los genes de diferenciación, se pueden inducir células diferenciadas específicas a partir de células madre neurales y satisfacer diversas necesidades mediante la regulación de genes diana. El descubrimiento de la diferenciación lateral es de gran importancia para la investigación y aplicación de las células madre neurales. Se espera que las personas aíslen e induzcan células madre neurales a partir de sí mismas, lo que puede resolver el problema de la fuente de las células madre neurales y tiene amplias perspectivas de aplicación para las células madre neurales.