A descoberta mostra potencial para o envelhecimento cerebral e terapias de doenças

Os cientistas da Universidade do Nordeste descobriram que uma proteína no cérebro humano poderia ser usada para cultivar novos neurônios no laboratório e aprimorar os processos cerebrais afetados pelo envelhecimento ou doenças neurodegenerativas.

Em seu estudo, publicado em Mecanobiologia em Medicinaos pesquisadores descobriram que a proteína responsável pela ligação de células-tronco neurais no cérebro humano, a neuro-caderina, também desempenha um papel fundamental na estimulação de sua diferenciação.

As células-tronco neurais são células não especializadas em estágio inicial, que têm a capacidade de diferenciar ou se desenvolver em vários tipos de neurônios e células não neuronais do sistema nervoso central.

No cérebro humano adulto, essas células são encontradas principalmente em duas regiões: a zona subventricular-uma fina camada de células que revestem os espaços cheios de fluido chamados ventrículos laterais no cérebro-e na zona subgranular. A zona subgranular é uma pequena área dentro do hipocampo, uma parte do cérebro essencial para o aprendizado e a memória.

“Com o envelhecimento, as células -tronco neurais não respondem da maneira que costumavam quando eram jovens”, diz Rebecca Kuntz Willits, professora do nordeste de produtos químicos e bioengenharia. “Há menos deles em geral, e eles não se diferenciam necessariamente com a mesma facilidade”.

Willits e McKay Cavanaugh, um candidato a doutorado, estudaram a neuro-caderina, uma proteína encontrada nas superfícies celulares que ajuda as células-tronco neurais a se unir e se comunicar, a entender como isso afeta essas células.

“Estávamos procurando maneiras pelas quais o ambiente influencia essas células -tronco e se as células interagirem através dessas moléculas [of N-cadherin]como podemos medi -lo mecanicamente. “

Especificamente, eles queriam ver se as células-tronco neurais interagindo com a N-caderina levariam à atividade da mecanotransdução-ou seja, quando os estímulos mecânicos causam respostas bioquímicas que regulam várias funções e comportamentos celulares, incluindo diferenciação.

Willits explica que essa descoberta pode ter aplicações futuras no controle da diferenciação de células -tronco neurais em laboratórios para acelerar o crescimento dos neurônios ou no desenvolvimento de materiais injetáveis ​​que poderiam afetar diretamente os processos de envelhecimento do cérebro ou combater doenças neurodegenerativas.

Os cientistas criaram superfícies de vidro revestidas com diferentes quantidades de versões fabricadas no laboratório das proteínas N-caderina natural. Eles então cultivaram células-tronco neurais pluripotentes induzidas-ou células-tronco neurais fabricadas em laboratório-nos substratos de vidro.

Os cientistas analisaram a adesão celular; alterações na forma, tamanho e estrutura das células; proliferação, ou multiplicação de células; e atividade de mecanotransdução de mecanismo celular.

O experimento revelou que as células-tronco neurais aderiram e sobreviveram apenas em superfícies de N-caderina. As células não se ligaram a outro tipo de proteína da caderina-epitelial, ou caderina-E-também normalmente encontrada dentro da zona subventricular.

Os cientistas notaram que as células-tronco neurais tinham mais interações com substratos contendo maiores concentrações de moléculas de N-caderina. A morfologia celular mudou significativamente com o aumento da N-caderina-ambas as células e seus núcleos aumentaram.

“Você podia ver que a estrutura dentro da célula, o andaime dentro da célula, foi alterada e estava essencialmente fazendo as células parecerem diferentes”, diz Willits. “O andaime era mais forte e os pontos de interação eram mais fortes”.

As células -tronco neurais desenvolveram estruturas “anel” exclusivas feitas de filamentos de proteínas – uma característica citoesquelética não vista anteriormente em células -tronco neurais únicas.

Sem outras pistas químicas, as células começaram a se diferenciar em neurônios dentro de 96 horas.

“Geralmente, se quiséssemos fazer neurônios, adicionaríamos todos esses produtos químicos às células e os empurraram para criar neurônios”, diz Willits. “Nós não fizemos nada disso [this time]. “

O experimento não funcionou o suficiente para determinar quais tipos específicos de neurônios essas células -tronco neurais se tornariam.

Esta história é republicada, cortesia do Northeastern Global News.Northeastern.edu.