Programmed Cells from Basic Neuroscience to Therapy

پیشرفت‌های اخیر در برنامه‌نویسی سلول‌های سوماتیک (PSC) از جمله سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPS) و فنوتیپ‌های عصبی القایی (iN)، چشم‌انداز تجربی ما را تغییر داده و امکانات جدیدی را ایجاد کرده است. پیشرفت در PSC ابزار مهمی برای مطالعه عملکرد عصبی انسان و همچنین بیماری های عصبی و تکاملی عصبی در نورون های زنده انسان در یک محیط کنترل شده فراهم کرده است. برای مثال، برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های بیماران مبتلا به بیماری‌های عصبی امکان مطالعه مسیرهای مولکولی خاص برای زیرگروه‌های خاص نورون‌ها مانند نورون‌های دوپامینرژیک در بیماری پارکینسون، نورون‌های حرکتی برای اسکلروز آمیولترال یا میلین برای مولتیپل اسکلروزیس را فراهم می‌کند. شناسایی امضاهای مولکولی خاص بیماری در سلول‌های زنده مغز انسان، فرصت‌هایی را برای درمان‌های مداخله زودهنگام و ابزارهای تشخیصی جدید باز می‌کند. نکته مهم، هنگامی که فنوتیپ عصبی عصبی در شرایط آزمایشگاهی شناسایی شد، رویکرد به اصطلاح "بیماری در ظرف" امکان غربالگری داروهایی را فراهم می کند که می توانند فنوتیپ خاص بیماری را بهبود بخشند. داروهای درمانی جدید یا می توانند در مسیرهای عمومی در همه بیماران عمل کنند یا برای بیمار خاص باشند و در رویکرد پزشکی شخصی استفاده شوند. با این حال، تعدادی از مسائل مبرم وجود دارد که باید قبل از اینکه فناوری PSC به طور گسترده برای مدل‌سازی مرتبط بالینی بیماری‌های عصبی مورد استفاده قرار گیرد، مورد توجه قرار گرفته و حل شود. از جمله این مسائل می‌توان به تنوع در روش‌های تولید PSC، تنوع بین افراد، بی‌ثباتی اپی ژنتیکی/ژنتیکی و توانایی به‌دست آوردن زیرگروه‌های مرتبط با بیماری از نورون‌ها اشاره کرد. پروتکل‌های فعلی برای تمایز PSC به زیرگروه‌های خاص نورون‌ها در دست توسعه هستند، اما پروتکل‌های بیشتر و بهتری مورد نیاز است. درک مسیرهای مولکولی درگیر در تمایز عصبی انسان، توسعه روش‌ها و ابزارهایی را برای غنی‌سازی و نظارت بر تولید زیرگروه‌های خاص نورون‌ها که در مدل‌سازی بیماری‌های مختلف عصبی مرتبط‌تر هستند، تسهیل می‌کند.

The recent advances in Programming Somatic Cell (PSC) including induced Pluripotent Stem Cells (iPS) and Induced Neuronal phenotypes (iN), has changed our experimental landscape and opened new possibilities. The advances in PSC have provided an important tool for the study of human neuronal function as well as neurodegenerative and neurodevelopmental diseases in live human neurons in a controlled environment. For example, reprogramming cells from patients with neurological diseases allows the study of molecular pathways particular to specific subtypes of neurons such as dopaminergic neurons in Parkinson’s Disease, Motor neurons for Amyolateral Sclerosis or myelin for Multiple Sclerosis. Detecting disease-specific molecular signatures in live human brain cells, opens possibilities for early intervention therapies and new diagnostic tools. Importantly, once the neurological neural phenotype is detected in vitro, the so-called “disease-in-a-dish” approach allows for the screening of drugs that can ameliorate the disease-specific phenotype. New therapeutic drugs could either act on generalized pathways in all patients or be patient-specific and used in a personalized medicine approach. However, there are a number of pressing issues that need to be addressed and resolved before PSC technology can be extensively used for clinically relevant modeling of neurological diseases. Among these issues are the variability in PSC generation methods, variability between individuals, epigenetic/genetic instability and the ability to obtain disease-relevant subtypes of neurons . Current protocols for differentiating PSC into specific subtypes of neurons are under development, but more and better protocols are needed. Understanding the molecular pathways involved in human neural differentiation will facilitate the development of methods and tools to enrich and monitor the generation of specific subtypes of neurons that would be more relevant in modeling different neurological diseases.