خلاصه
تخریب نورون های حرکتی (MN) در اثر بیماری یا آسیب منجر به فلج شدگی و معلولیت می شود که این مسئله در برخی شرایط کشنده است. تاکنون، هیچ درمان موثری برای بیماری های MN به وجود نیامده است؛ بنابراین، سلول درمانی به عنوان یک راهکار نویدبخش جهت جایگزینی MN از دست رفته مطرح می شود. سلول های بنیادی جنینی (ES) از توده سلولی درونی بلاستوسیست های پستانداران می توانند خودنوسازی کرده و به دلیل توانایی اشان در تمایز به انواع سلول های سه لایه ی جنینی پرتوان محسوب می شوند. اخیرا برنامه ریزی مجدد سلول های بالغ برای دستیابی به سلول هایی شبیه به سلول های ES به نام سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPS) گزارش شده است. به خوبی مشخص شده است که انواع سلول های پرتوان می توانند به فنوتیپ های تخصص یافته ای شامل نورون ها تمایز یابند. نورون های حرکتی در انسان، میمون و موش می توانند با استفاده از روش هایی که به طور معمول شامل تشکیل اجسام جنینی (embryoid bodies) و تحریک با اسید رتینوئیک و sonic hedgehog می گردند، از سلول های ES و iPS حاصل شوند. نورون های حرکتی تمایز یافته، مارکرهای مولکولی اختصاصی مانند Islet1، HB9 و کولین استیل ترانسفراز را بیان می کنند، از نظر الکتروفیزیولوژیکی فعال می شوند و می توانند شبیه به تقاطع و اتصالات بین عصب و ماهیچه، در شرایط in vitro اتصالات سیناپسی تشکیل دهند. علاوه براین، نورون های حرکتی پیوند شده، در مدل های حیوانی بیماری های نورودژنراتیو و آسیب MN می توانند منجر به بهبود عملکرد شوند. با دستیابی به سلول های iPS ، کاربرد بالینی بالقوه ی نورون های حرکتی مشتق از سلول های بنیادی افزایش پیدا کرد زیرا با این دستاورد امکان تولید سلول های پرتوان اختصاصی برای هر بیمار جهت درمان های جایگزینی با سلول های اتولوگ فراهم گشت و همچنین ممکن است در تولید دارو و مدل سازی بیماری نیز کاربرد داشته باشند. این مقاله به مرور پروتکل های تمایز MN از سلول های ES و iPS، با توجه به کارایی تمایز عصبی آن ها و بیان مارکرهای MN و ارائه ی خصوصیات عملکردی در شرایط in vitro و نیز اثرات درمانی آن ها پس از پیوند می پردازد.

Abstract

Degeneration of motor neurons (MN) caused by disease or injury leads to paralysis and is fatal in some conditions. To date, there are no effective treatments for MN disorders; therefore, cell therapy is a promising strategy to replace lost MN. Embryonic stem (ES) cells isolated from the inner cell mass of mammalian blastocysts self-renew and are pluripotent because they differentiate into cell types of the three germinal layers. Reprogramming of adult cells to a state similar to ES cells, termed induced pluripotent stem (iPS) cells has been recently reported. It is well established that pluripotent cell types can give rise to specialized phenotypes, including neurons. Mouse, monkey and human MN can be differentiated from ES and iPS cells using procedures generally involving embryoid bodies formation and stimulation with retinoic acid and sonic hedgehog. Differentiated MN express characteristic molecular markers such as Islet1, HB9 and choline acetyltransferase, exhibit electrophysiological maturity and are able to form synaptic contacts similar to neuromuscular junctions in vitro. Furthermore, transplanted MNs promote functional recovery in animal models of neurodegenerative diseases and MN injury. The potential clinical applications of stem cell-derived MNs was enhanced after iPS cell derivation, which makes possible the generation of patient-specific pluripotent cells for autologous cell replacement therapies and may be used for drug development and disease modeling. This review summarizes MN differentiation protocols from ES and iPS cells in regard to neuronal differentiation efficiency, expression of MN markers and functional properties in vitro, as well as their therapeutic effects after grafting.

Copyright © 2012 IMSS. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.