Ils forment eux-mêmes des synapses

Circuits neuronaux dans la rétine de la souris. Les photorécepteurs coniques (rouges) permettent la vision des couleurs; Les neurones bipolaires (violets) transmettent les informations le long du circuit ; Un sous-type de neurone bipolaire (vert) qui aide à traiter les signaux détectés par d’autres photorécepteurs dans la pénombre

À mesure que nous, les mammifères, vieillissons, beaucoup d’entre nous commencent à perdre la vue à mesure que les cellules nerveuses de notre rétine se détériorent. Les cellules ganglionnaires rétiniennes peuvent être attaquées par le glaucome, ou nos bâtonnets et cônes (photorécepteurs) peuvent être usés par la dégénérescence maculaire ou la rétinite pigmentaire. Quelque part au cours de l’évolution, nous avons perdu notre capacité à régénérer ces types de cellules, tout comme nous avons perdu la capacité à régénérer les membres. Une fois qu’ils sont partis, ils sont partis.

retina03_comparison.jpg
La rétinite pigmentaire résulte d’une dégénérescence irréversible des bâtonnets et des cônes

Mais nous, les humains, avons très bien développé d’autres choses : la capacité d’utiliser la raison et le désir de se préserver. Ces traits nous ont amenés au bord de la compensation de certaines de nos lacunes évolutives.

C’est assez incroyable Nous pouvons maintenant Les cellules souches humaines se transforment en « organoïdes » rétiniens – de minuscules boules Il contient Tous les différents types de cellules nécessaires au fonctionnement de la rétine, afin qu’elles soient organisées dans les bonnes couches.

retina01_organoid.jpg
Les organoïdes rétiniens imitent la structure et la fonction de la rétine humaine pour servir de plate-forme pour étudier les causes sous-jacentes des maladies rétiniennes, tester de nouvelles thérapies médicamenteuses et fournir une source de cellules pour la transplantation.

Mais nous avons maintenant appris que si nous démontons l’organoïde en cellules individuelles, ces cellules sont capables de former automatiquement des connexions conductrices de signaux (pinces) avec d’autres cellules rétiniennes. Cela signifie qu’un patient peut voir ses propres cellules souches se développer en cellules rétiniennes et être appliquées à sa propre rétine, et ces nouvelles cellules fonctionnelles peuvent remplacer les anciennes, et la vision peut être restaurée. Pas besoin de thérapie génique, merci beaucoup.

Vous pouvez tout lire sur ce dernier obstacle surmonter Dans les laboratoires de l’Université du Wisconsin du Dr. David Jam W Xinyu Zhao Fei numéro du 4 janvier de Actes de l’Académie nationale des sciences.

L’année dernière, c’était Gam Lab Montré que les bâtonnets et les cônes (photorécepteurs) fabriqués à partir de cellules souches peuvent réagir à la lumière tout comme les cellules saines. Il s’agit d’un excellent développement pour fabriquer des cellules individuelles à des fins thérapeutiques, mais pour qu’elles fassent partie d’une rétine fonctionnelle, ces bâtonnets et cônes doivent pouvoir transmettre leurs signaux au reste de la rétine. Il se produit à travers les synapses, les connexions ultra-minces entre les neurones à travers lesquelles les molécules de signalisation (Principalement du glutamate) passé:

retina04_layers.jpg
Schéma de principe des neurones rétiniens. Les synapses sont marquées de flèches noires

Les organites rétiniens (RO) ont donné à Bridle et Zhao l’espoir que les parties défectueuses de la rétine pourraient être reconstituées pour être réelles à partir de cellules souches, car non seulement toutes les cellules RO forment les couches qu’elles sont censées former, mais elles aussi créer des liens les uns aux autres à l’intérieur du RO avec des pinces. Vous pouvez voir à quel point la structure de RO est similaire à la vraie rétine en ce qui concerne les types de cellules et les synapses (teintes en vert) :

retina05_ROsynapses.jpg
anticorps vert contre le basson (marqueur synaptique); Blanc, Hoechst (marqueur de noyau). ONL, couche nucléaire externe ; OPL, couche externe plexiforme ; INL, couche nucléaire interne ; IPL, couche de boucle interne ; GCL, couche de cellules ganglionnaires.

Donc la question est, si nous démontons ces cellules RO et plaçons celles qui conviennent dans la rétine du patient, seront-elles capables de refaire ces connexions synapsiques ? C’est ce que Gamm et Zhao Labs ont entrepris de tester ici.

READ  La recherche d'une vie intelligente est sur le point d'attirer plus d'attention

Ils décomposent certains RO avec de la papaïne, une enzyme de la papaye qui est utilisée comme attendrisseur de viande et aide à la digestion, mais qui est aussi une faveur Pour détruire les synapses. (Donc pas de papaïne injectée directement dans vos globes oculaires, d’accord ?)

retina06_papain.jpg
Si vous marquez la papaye directement sur l’arbre, elle le fera à partir de latex Se débarrasser de lui

Après le traitement à la colle, ils ont vu que les protéines importantes pour le fonctionnement des synapses étaient heureusement toujours là, mais elles ont en quelque sorte rebondi dans les cellules. Il semble donc que les cellules aient de bonnes chances de rétablir des synapses entre elles si elles peuvent retrouver leur orientation.

Ils ont cultivé ces cellules RO ensemble en tant qu’individus pendant 20 jours sur une boîte, dans une situation similaire à celle qu’ils rencontreraient lorsqu’ils seraient appliqués sur de vraies rétines. Mais comment savoir si les neurones ont formé ces petites synapses et si ces synapses fonctionnent ?

Heureusement, il existe un excellent moyen de le faire appelé « traçage synaptique ». Il s’avère que le virus de la rage peut voyager entre les cellules nerveuses Seulement En travaillant sur les synapses, nous pouvons donc l’utiliser pour voir non seulement si les synapses sont présentes, mais aussi dans quelle mesure elles fonctionnent. (Cela semble être le bon moment pour ajouter le virus de la rage à la très longue liste de choses, toujours en croissance, qui ne devraient pas être injectées dans les globes oculaires.)

La façon dont c’est fait est plutôt cool, et restez avec moi ici car vous obtiendrez des images en couleur à la fin qui rendront très clair ce qui s’est passé.

Tout d’abord, nous devons faire en sorte que le virus de la rage n’infecte qu’un petit pourcentage de nos cellules sans piller toute la culture, et nous devons également marquer ces cellules comme « starters » d’une manière ou d’une autre. Nous devons donc d’abord faire quelques préparatifs.

READ  La NASA prend une photo d'un "visage d'ours" sur Mars

Nous allons commencer avec un virus différent – le lentivirus – dans lequel nous avons inséré un gène pour la protéine fluorescente verte (GFP) que nous avons ciblé sur le noyau. Nous pourrons alors détecter toutes les cellules infectées par notre lentivirus, car elles auront un gros point vert au milieu. Nous pouvons faire quelques essais et erreurs avec la quantité de lentivirus que nous utilisons jusqu’à ce que nous nous retrouvions avec environ 5 % de nos cellules infectées.

Nous mettrons deux autres gènes dans notre lentivirus appelés TVA et Rgp, et nous apprendrons pourquoi ces deux gènes sont importants en une seconde.

Ensuite, nous irons de l’avant et infecterons nos cellules avec le virus de la rage, mais nous modifierons le gène de la protéine d’enveloppe. Normalement, c’est Rgp, mais nous allons le remplacer par un autre appelé Env. Les virus qui utilisent Env comme protéines d’enveloppe ne peuvent infecter que les cellules qui contiennent TVA, c’est exactement pourquoi nous mettons TVA dans les cellules à point vert. Maintenant, nous pouvons mettre le virus de la rage dans la culture et il n’infectera que les cellules vertes.

Nous mettrons un gène pour mCherry (une protéine fluorescente rouge) dans notre virus de la rage, de sorte que toutes les cellules infectées par celui-ci auront une couleur rouge dans toute la cellule, et les cellules infectées par la rage seront faciles à repérer. Ainsi, les cellules « starter » avec les points verts contracteront la rage parce qu’elles contiennent toutes TVA, et cela rendra nos cellules « starter » festives rouges et vertes.

N’oubliez pas que nous avons également mis le gène Rgp dans le lentivirus, de sorte que nos cellules à point vert fabriquent également la protéine Rgp. Une fois que le virus de la rage aura infecté nos cellules vertes, elles restaureront leur protéine d’enveloppe d’origine, redeviendront elles-mêmes et… oh.

Maintenant, environ 5 % de nos cellules sont des cellules « starter » rouge-vert, et elles peuvent infecter d’autres cellules du milieu de culture avec la rage (et leur donner la couleur rouge) Seulement s’ils sont connectés à d’autres cellules en faisant des pinces ! Si cela se produit, nous devrions voir des globules rouges sans point vert, c’est-à-dire des cellules enragées qui n’étaient pas des cellules initiatrices. BAM ! Il y a vos perceptions, allons-y maintenant…

Un bon contrôle pour commencer est l’ensemble du système dont nous venons de parler, mais il n’y a pas de RGP dans le virus lent. Cela signifie que les cellules initiatrices ne doivent pas pouvoir infecter d’autres cellules, car la rage ne contient pas sa protéine d’enveloppe naturelle. Tout ce que nous devrions voir, ce sont les cellules de départ, qui sont colorées en rouge et vert.

READ  Les responsables de la santé ont déclaré que 90 cas d'infection au COVID-19 avaient été identifiés dans un établissement correctionnel d'Ionia

Ainsi, le petit graphique ci-dessous à gauche montre des cellules initiatrices rouges et vertes qui sont incapables d’infecter d’autres cellules, même s’il y a des synapses actives. Les images plus bleues sur la gauche contiennent un point supplémentaire appelé DAPI, qui détecte l’ADN en bleu, de sorte que chaque cellule apparaîtra en bleu. De cette façon, vous pouvez visualiser le pourcentage de cellules infectées en tant que cellules de départ. Ensuite, sur le côté droit, nous nous débarrassons du DAPI bleu jusqu’à ce que vous ne voyiez plus que du rouge et du vert. Notez que chaque personne rouge a également un point vert.

retina07_fig2c.jpg
Cellules initiatrices (rouges et vertes) qui ne peuvent pas infecter d’autres cellules, même par des synapses actives

Eh bien maintenant, faisons le vrai test, le Rgp est inclus dans le lentivirus, donc maintenant le virus de la rage peut infecter d’autres cellules, mais Uniquement via des pinces actives. Même accord sur les couleurs, maintenant nous espérons voir des neurones uniquement rouges :

retina08_fig2d.jpg
Les cellules initiatrices sont capables d’infecter d’autres neurones, si nous avons des synapses actives. On dirait que nous le faisons !

Nous voyons beaucoup d’infections par la rage dans les cellules non initiatrices, ce qui signifie que nous avons des synapses actives ! Et cela signifie que nous sommes aux essais cliniques!

Adapter la technologie pour traiter les troubles oculaires humains sur la base des découvertes de l’UW-Madison, explique Jam, qui a breveté les produits biologiques et cofondé Opsis Therapeutics, basé à Madison. « Tout cela conduit finalement à des essais cliniques sur l’homme, ce qui est la prochaine étape évidente. »

Après avoir confirmé la présence de synapses, les chercheurs ont analysé les cellules impliquées et ont découvert que les types les plus courants de cellules rétiniennes qui forment des synapses étaient des photorécepteurs – bâtonnets et cônes – qui sont perdus dans des maladies telles que la rétinite pigmentaire et la dégénérescence maculaire liée à l’âge. . Comme dans certaines blessures aux yeux. Le deuxième type de cellule le plus courant, les cellules ganglionnaires rétiniennes, dégénère dans les troubles du nerf optique tels que le glaucome.

« Ce fut une révélation importante pour nous », déclare Jam. « Cela montre vraiment l’impact potentiel que ces organites rétiniens peuvent avoir. »

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *