Forskare vid Lunds universitets Stamcellscentrum har kommit ett steg närmare för att ta reda på vad som orsakar hjärnsjukdomar som schizofreni, epilepsi och autism. Nyligen publicerade de en studie som visar att mänskliga gliaceller går att omprogrammera till funktionella interneuroner. Detta kan leda till nya strategier för att behandla sjukdomarna.

För att hjärnan ska fungera korrekt måste signaleringen – oavsett om den är aktiverande (excitatoriska) eller hämmande (inhibitoriska) – vara korrekt balanserad. Det är här nervceller som kallas för interneuroner kommer in i bilden.

En specifik typ av interneuroner som friger signalsubstansen GABA (gamma-aminosmörsyra) fungerar som ”bromsar för hjärnan” och ser till att detta livsviktiga organ som kontrollerar alla kroppsfunktioner fungerar korrekt. Om dessa celler inte fungerar rätt, eller om de förloras helt, blir balansen rubbad. Det kan leda till neurodegenerativa sjukdomar och neuropsykiatriska störningar.

– Vi vill förstå varför interneuroner inte fungerar som de ska vid olika hjärnsjukdomar, som till exempel schizofreni och autism, förklarar Daniella Ottosson som leder gruppen Regenerativ neurofysiologi vid Lunds universitet.

Vilken roll spelar interneuroner vid hjärnsjukdomar?

Ett stort hinder vid studien av mänskliga interneuroner har varit bristen på tillgång till prover. För att komma förbi detta problem använder sig forskargruppen av en ny teknik som kallas direkt omprogrammering. I ett av projekten omvandlas hudceller från patienter till interneuron med hjälp av överuttryck av specifika gener. ”

– På så sätt kan vi generera mänskliga interneuroner och studera dem utanför hjärnan, förklarar Daniella Ottosson .

Hennes forskargrupp har som mål att hitta viktiga skillnader mellan ”friska” interneuroner och interneuroner från patienter med hjärnsjukdomar, speciellt skillnader för hur de elektriskt fungerar och kopplar till andra celler.

– Vårt mål är att ta fram olika modeller i labbet som kan ge oss en bättre förståelse av vilken roll interneuroner spelar i olika hjärnsjukdomar.

Nya strategier för att behandla hjärnsjukdomar

Det finns för närvarande inget botemedel mot hjärnsjukdomar med underliggande interneurondysfunktion – och behandlingen av dessa sjukdomar kräver ofta en kombination olika typer av terapier. Men tänk om man skulle kunde ersätta förlorade eller dysfunktionella interneuroner i hjärnan och därigenom återställa den förändrade plasticiteten och nervcellskopplingarna?

Daniellas Ottossons forskargrupp arbetar med att utveckla nya strategier för att omvandla gliaceller, en typ av stödjande celler som finns i hjärnan, till funktionella interneuroner.

– För att göra detta injicerar vi specifika transkriptionsfaktorer direkt i hjärnan. Dessa faktorer levereras av genetiskt modifierade virus som riktar in sig på gliaceller och ändrar deras genuttryck och omvandlar dem till interneuroner.

Med hjälp av en teknik som kallas elektrofysiologi – genom vilken forskarna kan undersöka nervcellernas funktion – vill de ta reda på hur väl de nyskapade interneuronerna fungerar, kopplar och integreras i hjärnans nätverk, aspekter som är avgörande för att uppnå en terapeutisk effekt.

I framtiden skulle kanske denna typ av terapi kunna användas för att behandla olika hjärnsjukdomar, genom att återställa balansen mellan excitatoriska och inhibitoriska signaler i hjärnan hos patienterna.

En viktig aspekt här är att gliaceller har en egen regenerativ kapacitet, vilket innebär att om en del av dem omvandlas till interneuroner kommer de återstående cellerna att ersätta de omvandlade cellerna.

– Vi är för närvarande fokuserade på omprogrammering av gliaceller till interneuroner i musmodeller, men om allt går som planerat skulle detta kanske i framtiden kunna bli ett helt nytt sätt att förbättra livskvaliteten för personer som drabbats av neurologiska sjukdomar, avslutar Daniella Ottosson.

Vetenskaplig artikel: Direct Conversion of Human Stem Cell-Derived Glial Progenitor Cells into GABAergic Interneurons

Text: ALEXANDER DOYLE

Artikeln är tidigare publicerad som nyhet från Lunds universitet