Nevronske matične celice, večinoma nediferencirane celice, ki izvirajo iz centralnega živčnega sistema. Nevronske matične celice (NSC) lahko povzročijo potomce, ki rastejo in se diferencirajo v nevrone in glialne celice (nevronske celice, ki nevrone izolirajo in povečajo hitrost, s katero nevroni pošiljajo signale).
matične celice: Nevronske matične celice
Raziskave so pokazale, da v možganih obstajajo tudi matične celice. Pri sesalcih se po rojstvu tvori zelo malo novih nevronov, vendar nekateri nevroni
Dolga leta se je mislilo, da so možgani zaprti, fiksni sistem. Celo priznani španski nevroanatomist Santiago Ramón y Cajal, ki je leta 1906 dobil Nobelovo nagrado za fiziologijo za vzpostavitev nevrona kot temeljne celice možganov, se v svoji sicer izjemni karieri ni zavedal mehanizmov nevrogeneze (tvorbe živčnega tkiva).. V drugi polovici 20. stoletja je bilo le nekaj podgan, predvsem podgan, ptic in primatov, ki so namignile na regenerativno sposobnost možganskih celic. V tem času so znanstveniki domnevali, da ko so se možgani poškodovali ali začeli propadati, nove celice ne morejo regenerirati na način, da se druge vrste celic, na primer celice jeter in kože, lahko regenerirajo. Generacija novih možganskih celic v možganih odraslih je bila mišljena kot nemogoča, saj se nova celica nikoli ne bi mogla popolnoma integrirati v obstoječi zapleteni sistem možganov. Šele leta 1998 so pri ljudeh odkrili NSC, ki so jih najprej našli v možganski regiji, imenovani hipokampus, ki je bila znana predvsem pri oblikovanju spominov. Pozneje je bilo ugotovljeno, da so tudi NSC aktivni v vohalnih žarnicah (območje, ki obdeluje vonj), mirujoče in neaktivno v septumu (območje, ki obdeluje čustva), striatumu (območju, ki obdeluje gibanje) in hrbtenjači.
Danes znanstveniki preiskujejo zdravila, ki bi lahko aktivirala mirujoče NSC v primeru, da se območja, kjer se nahajajo nevroni, poškodujejo. Drugi načini raziskav želijo ugotoviti, kako presaditi NSC na poškodovana območja in jih prisiliti, da se preselijo na poškodovana območja. Drugi raziskovalci matičnih celic si prizadevajo odvzeti matične celice iz drugih virov (tj. Zarodkov) in vplivati na te celice, da se razvijejo v nevrone ali glialne celice. Najbolj sporne so te matične celice, pridobljene iz človeških zarodkov, ki jih je treba uničiti, da se pridobijo celice. Znanstveniki so lahko ustvarili inducirane pluripotentne matične celice z reprogramiranjem somatskih celic odraslih (telesne celice, razen sperme in jajčnih celic) z vnosom nekaterih regulativnih genov. Vendar pa generacija reprogramiranih celic zahteva uporabo retrovirusa, zato lahko te celice vnesejo v bolnike škodljive viruse, ki povzročajo raka. Embrionalne matične celice (ESC) imajo neverjeten potencial, saj jih je mogoče spremeniti v katero koli vrsto celic, ki jih najdemo v človeškem telesu, vendar so potrebne nadaljnje raziskave za razvoj boljših metod izolacije in generiranja ESC.
Okrevanje po možganski kapi je eno od raziskav, kjer je bilo veliko odkritega o obljubah in kompleksnosti terapije z matičnimi celicami. Za zdravljenje z matičnimi celicami lahko uporabimo dva glavna pristopa: endogeni pristop ali eksogeni pristop. Endogeni pristop temelji na stimulaciji NSC pri odraslih v bolnikovem telesu. Te matične celice najdemo v dveh conah dentata gyrus (del hipokampusa) v možganih, pa tudi v striatumu (del bazalnih ganglij, ki se nahaja globoko znotraj možganskih polobli), neokorteksu (zunanja debelina visoko zvito možgansko skorjo) in hrbtenjačo. V podganjih modelih so po kapi uporabili rastne faktorje (snovi, ki posredujejo rast celic), kot so rastni faktor-fibroblast-2, vaskularni endotelni faktor rasti, možgansko nevrotrofični faktor in eritropoetin, da bi spodbudili ali okrepili nevrogenezo, s tem prepreči poškodbe možganov in spodbudi funkcionalno okrevanje. Najbolj obetaven rastni dejavnik pri modelih podgan je bil eritropoetin, ki spodbuja proliferacijo nevronskih celic in kaže, da inducira nevrogenezo in funkcionalno izboljšanje po embolični kapi pri podganah. Sledila so klinična preskušanja, v katerih je bil eritropoetin dodeljen majhnemu vzorcu bolnikov z možgansko kapjo, ki so se na koncu pokazali dramatičnih izboljšav v primerjavi s posamezniki v skupini s placebom. Tudi eritropoetin se je obljubil pri bolnikih s shizofrenijo in pri bolnikih z multiplo sklerozo. Vendar pa je treba opraviti nadaljnje študije pri večjih skupinah bolnikov, da bi potrdili učinkovitost eritropoetina.
Zdravljenje z eksogenimi matičnimi celicami temelji na ekstrakciji, gojenju in vitro in kasnejši presaditvi matičnih celic v predele možganov, ki jih prizadene možganska kap. Študije so pokazale, da lahko odrasli NSC dobimo iz dentatnega girusa, hipokampusa, možganske skorje in podkortične bele snovi (plast pod možgansko skorjo). Dejanske študije presaditev so bile izvedene na podganah s poškodbo hrbtenjače z uporabo matičnih celic, ki so bile biopsirane iz subventrikularnega območja (območje pod stenami možganskih votlin, napolnjenih s tekočino, ali prekata) odraslih možganov. Na srečo zaradi biopsije ni bilo funkcionalnih primanjkljajev. Obstajale so tudi raziskave na podganah, pri katerih so bile ESC ali nevronske matične celice in progenitorne celice, ki izvirajo iz ploda (nediferencirane celice; podobne matičnim celicam, vendar z ožjimi možnostmi diferenciacije) presadili v regije možganov, poškodovane zaradi možganske kapi. V teh študijah so se cepljeni NSC uspešno diferencirali v nevrone in glialne celice in prišlo je do nekaj funkcionalnega okrevanja. Kljub temu pri eksogenih terapijah je, da znanstveniki še niso v celoti razumeli osnovnih mehanizmov diferenciacije progenitornih celic in njihove integracije v obstoječe nevronske mreže. Poleg tega znanstveniki in kliniki še ne vedo, kako nadzorovati širjenje, migracijo, diferenciacijo in preživetje NSC in njihovega potomstva. To je posledica dejstva, da NSC delno urejajo specializirano mikrookrog, oziroma niša, v kateri prebivajo.
Raziskave so bile narejene tudi na hematopoetskih matičnih celicah (HSC), ki se običajno razlikujejo v krvne celice, vendar se lahko preoblikujejo tudi v nevronske rodove. Te HSC lahko najdemo v kostnem mozgu, popkovnični krvi in perifernih krvnih celicah. Zanimivo je, da je bilo ugotovljeno, da se te celice spontano mobilizirajo z nekaterimi vrstami kapi in jih lahko dodatno mobilizira faktor granulocitne kolonije (G-CSF). Študije G-CSF na podganah so pokazale, da lahko po možganski kapi pride do funkcionalnega izboljšanja, klinični preskusi na ljudeh pa se zdijo obetavni. Opravljene so bile tudi eksogene raziskave na podganah s HSC. HSC so v nekaterih študijah dajali lokalno na mestu poškodbe ali pa so jih v drugih študijah dajali sistemsko z intravensko presaditvijo. Slednji postopek je preprosto izvedljivejši, zdi se, da so najbolj učinkoviti HSC tisti, ki izvirajo iz periferne krvi.
Raziskave, opravljene na terapijah z matičnimi celicami za epilepsijo in Parkinsonovo bolezen, kažejo tudi na obljubo in težave glede pravilnega gojenja matičnih celic in njihovega vnašanja v živi sistem. Kar zadeva ESC, so študije pokazale, da jih je mogoče diferencirati na dopaminergične nevrone (nevrone, ki prenašajo ali aktivirajo dopamin), spinalne motorične nevrone in oligodendrocite (nevronske celice, povezane s tvorbo mielina). V študijah za zdravljenje epilepsije so nevronske prekurzorje, pridobljene iz matičnih celic iz mišjih embrionalnih celic, presadili v hipokami kronično epileptičnih podgan in kontrolnih podgan. Po presaditvi niso ugotovili razlik v funkcionalnih lastnostih ESN, saj so vsi pokazali sinaptične lastnosti, značilne za nevrone. Vendar še vedno ni treba ugotoviti, ali imajo ESN sposobnost preživeti dlje časa v epileptičnem hipokampusu, se diferencirati v nevrone s pravilnimi funkcijami hipokampa ter zatirati pomanjkanje učenja in spomina pri kronični epilepsiji. Po drugi strani so opazili, da so pri podganah preživeli in se ločili v različne funkcionalne oblike nevronov. Vendar pa ni jasno, ali se lahko NSC v ustreznih količinah razlikujejo v različne funkcionalne oblike in ali lahko pravilno sinaptirajo s hiperekscitabilnimi nevroni, da jih zavirajo in s tem zavirajo napade.
Tudi zdravljenja Parkinsonove bolezni kažejo na obljubo in se soočajo s podobnimi ovirami. Opravljene so klinične raziskave o presaditvi mezencefalnega tkiva človeškega ploda (tkiva, pridobljenega iz srednjega mozga, ki je del možganskega debla), v strije Parkinsonovih bolnikov. Vendar je to tkivo omejene razpoložljivosti, zato je presaditev ESC bolj privlačna. Raziskave so že pokazale, da lahko presadljivi dopaminergični nevroni - vrsta nevronov, prizadetih pri Parkinsonovi bolezni - nastanejo iz mišjih, primatov in človeških ESC. Glavna razlika med mišmi in človeškimi ESC-ji pa je, da se pri ESC-jih pri človeku potrebuje veliko več časa (do 50 dni). Programi diferenciacije za človeške ESC zahtevajo vnos živalskega seruma, da bi se razmnoževal, kar lahko krši nekatere zdravstvene predpise, odvisno od države. Raziskovalci bodo morali določiti tudi način, kako doseči ESC pridobljene dopaminergične progenitorne celice, da bodo po presaditvi preživele dlje časa. Končno je vprašanje čistosti celičnih populacij, ki izhajajo iz ESC; Vse celice morajo biti potrjene kot dopaminergične predhodne celice, preden jih lahko varno presadimo. Kljub temu se tehnike diferenciacije in čiščenja z vsako študijo izboljšujejo. Dejansko generacija velikih bank čistih in specifičnih celičnih populacij za presaditev človeka ostaja dosegljiv cilj.
