Exosomen könnte die Antwort auf die Behandlung, die Diagnose von Entwicklungsstörungen Erkrankungen des Gehirns

Wie overpacked Koffer ausgeladen von der Schattenseite einer jet -, molekular-Schulranzen genannte exosomen sind kontinuierlich bereitgestellt von allen Zellen im Körper—jeweils randvoll mit einer Auswahl von Inhalten, die andere Zelle kann entpacken und verwenden. Mit Absendung dieser biologischen Pakete, Zellen kommunizieren miteinander über gemeinsame Proteine und genetisches material.

Mal einfach angenommen, mikroskopische Säcke von zellulären „Müll“ exosomen sind jetzt verstanden zu immensen Bedeutung für unsere Gesundheit. Ein ausströmender der Forschung in den letzten Jahren hat sich sogar gezeigt, dass Sie transport von Molekülen, die verbunden sind, um die Ausbreitung von Krebs und neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit. Noch bis vor kurzem Ihre Rolle bei der Entwicklung des Gehirns blieb ein Rätsel.

In der neuen Forschung veröffentlicht in der Proceedings of the National Academy of Sciences, Hollis Cline, Ph. D., und Ihre Kollegen an Scripps-Forschung beginnen zu schließen, dass die Wissenslücke, indem Sie zeigen, dass exosomen sind nicht nur integraler Bestandteil der Entwicklung der Neuronen und neuronalen Schaltkreisen, aber Sie können die Wiederherstellung der Gesundheit der Gehirnzellen betroffen von Entwicklungs-Krankheit.

„Während der verschiedenen Phasen der Entwicklung des Gehirns, die Signalisierung zwischen den Zellen ist unabdingbar“, sagt Cline, co-Vorsitzender der Abteilung für Neurowissenschaften am Scripps Research und Direktor des Dorris Neuroscience Center. „Wir haben gefunden, dass exosomen sind eine der Möglichkeiten, wie Zellen kommunizieren diese Signale.“

Unsere Körper verwenden kugelförmigen Behältern, sogenannten „Vesikeln“, um den Verkehr unterschiedlicher Materialien innerhalb und zwischen den Zellen. Exosomen sind Vesikel beauftragt, sich speziell mit dem Transport verschiedener Biologischer Fracht—Lipide, Proteine, RNA, von einer Zelle zur anderen. Cline ‚ s Forschung festgestellt, dass Proteine, insbesondere, waren verantwortlich für die Zell-zu-Zell-Signalisierung Funktionen von exosomen.

Ihr Forschungs-team untersucht exosomen aus gesunden menschlichen Neuronen und die aus einem Krankheits-Modell, der Rett-Syndrom, eine genetisch gesteuerte Entwicklungs-Störung des Gehirns, die Ursachen von Autismus-ähnliche Symptome.

Pranav Sharma, Ph. D., ein Neurowissenschaftler in Cline Labor, Experimente eindeutig zu identifizieren und zu vergleichen, exosome Bioaktivität von gesunden Neuronen und erkrankten Nervenzellen. Durch mehrere zelluläre und funktionelle assays, fanden Sie, dass die Rett-betroffenen exosomen nicht enthalten keine schädlichen Proteine, aber auch nicht wesentlich signaling-Proteine in gesunden exosomen. „Sie hat keine schlechten Sachen, aber es fehlte das gute Zeug,“, sagt Sharma.

Als Teil des Experiments, das team CRISPR-gen editing-Technologie zu korrigieren, die mutation, die bewirkt, dass das Rett-Syndrom, und dann untersucht, ob die signaling-Funktionen des neuronalen exosomen wurden wiederhergestellt, wie ein Ergebnis. „Die Festsetzung der mutation Umgekehrt die Defizite“, sagt Sharma.

Sie haben auch getestet, ob das hinzufügen gesunde exosomen zu einem Kultur-Teller-Modell, der Rett-Syndrom eine therapeutische Wirkung. Sie es Tat.

„Das war vielleicht unsere spannendste Erkenntnis: dass exosomen aus gesunden Zellen können sich zwar retten, entwicklungsneurologische Defizite in Zellen mit Rett-Syndrom“ Cline sagte. „Wir sehen dies als sehr vielversprechend, da die vielen neuroentwicklungsstörungen in der Notwendigkeit einer Behandlung. Dies sind Erkrankungen, für die wir bereits ein tiefes Verständnis der zugrunde liegenden gene Mängel, doch fehlen noch eine Therapie zur Bewältigung der Krankheit selbst.“

Sharma sagt die Studie stützte sich auf menschliche Neuronen abgeleitet, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) von Rett-Patienten. Für diesen Aspekt des Experiments, das team zog auf das know-how von Alysson Muotri, Ph. D. Neurowissenschaften und Stammzellen-Spezialist an der University of California, San Diego. Erhalten Sie die reichen und quantifizierbare Proteom-Daten, die zur Charakterisierung der exosomen, das team zusammen mit einigen anderen von Scripps-Forschung, einschließlich der Massenspektrometrie-Pionier John Yates III, Ph. D., Wissenschaftler und Daniel McClatchy, Ph. D., in der Yates lab.

„Das Gehirn ist ein sehr kompliziertes organ, und Neuronen, die komplexer sind als normale Zellen“, sagt Sharma. „Wir wollten uns nicht verloren gehen in der Komplexität, so dass wir beschlossen, auf einem reduktionistischen Ansatz zu testen, was diese Vesikel in der Lage sind und was Sie enthalten.“

Sie auch injiziert gesunde exosomen in einem Maus-hippocampus—einer Hirnregion involviert in lernen und Gedächtnis—und beobachtet eine erhöhte Neuronen-proliferation. Diese in-vivo – Facette der Studie bewiesen, dass die exosome Bioaktivität gesehen in Zellkulturen durchgeführt, um ein Tier-Modell.

Bewaffnet mit Ihren bemerkenswerten Ergebnisse, Cline und Ihr team wollen nun tiefer in die Ergebnisse, und erkunden Sie eine ganze Reihe von neuen Fragen zu exosome Bioaktivität und mögliche klinische Anwendungen: Könnten exosomen gemessen werden, in ein Blut-test zum Nachweis der Krankheit oder der Wirksamkeit einer Therapie? Diese Erkenntnisse gelten auch für Autismus-Spektrum-Störungen (ASDs) und andere neurologische Entwicklungsstörungen, Erkrankungen wie das Fragile-X? Könnte exosome-basierten Therapien, die eines Tages Patienten helfen, mit Gehirn-Erkrankungen?