Neuraalne tüvirakk, kesknärvisüsteemist pärinev suuresti diferentseerumata rakk. Neuraalsed tüvirakud (NSC-d) võivad potentsiaalselt anda järglastele rakke, mis kasvavad ja diferentseeruvad neuroniteks ja gliaalrakkudeks (mitteneuraalsed rakud, mis isoleerivad neuroneid ja suurendavad neuronite signaalide saatmise kiirust).
tüvirakud: neuraalsed tüvirakud
Uuringud on näidanud, et ajus on ka tüvirakke. Imetajatel moodustatakse pärast sündi väga vähe uusi neuroneid, kuid mõned neuronid
Aastaid arvati, et aju on suletud, fikseeritud süsteem. Isegi kuulus Hispaania neuroanatoloog Santiago Ramón y Cajal, kes võitis 1906. aastal Nobeli füsioloogiapreemia neuroni kui aju põhiraku loomise eest, ei teadnud oma muidu tähelepanuväärse karjääri jooksul neurogeneesi (närvikoe moodustumise) mehhanisme. 20. sajandi teisel poolel oli vaid käputäis avastusi, peamiselt rottide, lindude ja primaatide osas, mis vihjasid ajurakkude taastamisvõimele. Selle aja jooksul oletasid teadlased, et kui aju on kahjustatud või halvenema hakanud, ei saa need uusi rakke regenereerida viisil, mida suudavad taastuda muud tüüpi rakud, näiteks maksa- ja naharakud. Uute ajurakkude genereerimine täiskasvanu ajus arvati olevat võimatu, kuna uus rakk ei suuda kunagi end täielikult integreerida aju olemasolevasse keerulisse süsteemi. Alles 1998. aastal avastati NSC-d inimestel, kes leiti kõigepealt ajupiirkonnas, mida nimetatakse hipokampuseks, mis oli teadaolevalt oluline mälestuste kujundamisel. Hiljem leiti, et NSC-d on aktiivsed ka haistmissibulates (lõhna töötlev piirkond) ning uinuvates ja passiivses vaheseinas (emotsiooni töötlev piirkond), striaatumis (liikumist töötlev piirkond) ja seljaajus.
Täna uurivad teadlased farmaatsiatooteid, mis võiksid aktiveerida uinuvad NSC-d juhuks, kui neuronite asukohad kahjustatakse. Teiste uurimissuundade eesmärk on leida viise, kuidas siirdada NSC-d kahjustatud piirkondadesse ja meelitada neid rändama üle kahjustatud piirkondade. Veel teised tüvirakkude uurijad soovivad tüvirakke võtta teistest allikatest (st embrüod) ja mõjutada neid rakke arenema neuroniteks või gliaalrakkudeks. Nendest tüvirakkudest on kõige vaieldavamad need, mis on saadud inimese embrüodest, mis tuleb rakkude saamiseks hävitada. Teadlased on suutnud luua indutseeritud pluripotentsed tüvirakud täiskasvanute somaatiliste rakkude (keharakud, välja arvatud sperma- ja munarakud) ümberprogrammeerimisega, kasutades selleks teatud regulatiivseid geene. Uuesti programmeeritud rakkude genereerimine nõuab aga retroviiruse kasutamist ja seetõttu on neil rakkudel potentsiaali viia patsientidesse kahjulikke vähki põhjustavaid viirusi. Embrüonaalsetel tüvirakkudel (ESC-del) on hämmastav potentsiaal, kuna neid on võimalik muuta igat tüüpi rakkudeks, mida inimkehas leidub, kuid ESC-de eraldamise ja tekitamise paremate meetodite väljatöötamiseks on vaja täiendavaid uuringuid.
Insuldi taastumine on üks uurimisvaldkondi, kus on avastatud palju tüvirakkude teraapia lubadusi ja keerukust. Tüvirakkude teraapias võib kasutada kahte peamist lähenemisviisi: endogeenne või eksogeenne lähenemine. Endogeenne lähenemisviis põhineb täiskasvanud NSC stimuleerimisel patsiendi enda kehas. Neid tüvirakke leidub ajus dentaatse gyruse (osa hipokampuse osast) kahes tsoonis, aga ka striaatumis (basaalganglionide osa, mis asub sügavalt aju poolkerades), neokorteksis (ajukoore välispaksus). tugevalt keerdunud ajukoored) ja seljaaju. Rotimudelites on neurogeneesi esilekutsumiseks või tugevdamiseks manustatud pärast lööki kasvufaktoreid (rakkude kasvu vahendavad ained), näiteks fibroblastide kasvufaktor 2, veresoonte endoteeli kasvufaktor, ajust tuletatud neurotroofne faktor ja erütropoetiin. hoides sellega ära ajukahjustused ja kiirendades funktsionaalset taastumist. Rottide mudelite kõige lootustandvam kasvutegur oli erütropoetiin, mis soodustab neuraalsete eellasrakkude proliferatsiooni ja on tõestatud, et see indutseerib rottidel emboolse insuldi järgselt neurogeneesi ja funktsionaalset paranemist. Sellele järgnesid kliinilised uuringud, kus erütropoetiini manustati väikesele insuldihaigete proovile, kes näitasid lõpuks dramaatilist paranemist võrreldes platseeborühma patsientidega. Erütropoetiin on osutunud paljutõotavaks ka skisofreenia ja hulgiskleroosiga patsientide puhul. Erütropoetiini efektiivsuse kinnitamiseks tuleb suuremates patsientide rühmades siiski läbi viia täiendavad uuringud.
Eksogeensete tüvirakkude ravi põhineb ekstraheerimisel, in vitro kultiveerimisel ja sellele järgnenud tüvirakkude siirdamisel aju insuldi poolt mõjutatud ajupiirkondadesse. Uuringud on näidanud, et täiskasvanud NSC-sid võib saada dentaadist gyrus, hipokampusest, ajukoorest ja subkortikaalsest valgest ainest (ajukoore all olev kiht). Seljaajukahjustusega rottidega on tehtud tegelikud siirdamisuuringud, kasutades tüvirakke, mis olid biopsitud täiskasvanu aju subventrikulaarsest tsoonist (vedelikuga täidetud ajuõõnsuste või vatsakeste seinte aluspinnast). Õnneks ei olnud biopsia tulemusel funktsionaalset defitsiiti. Samuti on uuringuid rottidega, kellele insuldi tõttu kahjustatud aju piirkondadesse on siirdatud ESC-sid või loote päritolu neuraalseid tüvirakke ja eellasrakke (diferentseerumata rakud; sarnased tüvirakkudele, kuid väiksema diferentseerumisvõimega). Nendes uuringutes diferentseerusid siirdatud NSC-d edukalt neuroniteks ja gliaalrakkudeks ning toimusid teatud funktsionaalsed taastumised. Eksogeensete ravimeetodite puhul on peamine hoiatus see, et teadlased ei ole veel täielikult mõistnud eellasrakkude diferentseerumise mehhanisme ja nende integreerimist olemasolevatesse närvivõrkudesse. Lisaks ei tea teadlased ja kliiniku arstid veel, kuidas kontrollida NSC-de ja nende järglaste levikut, migratsiooni, diferentseerumist ja ellujäämist. See on tingitud asjaolust, et NSC-sid reguleerib osaliselt spetsiaalne mikrokeskkond või nišš, milles nad asuvad.
Samuti on uuritud vereloome tüvirakke (HSC), mis tavaliselt diferentseeruvad vererakkudeks, kuid võivad olla ka diferentseerunud närviliinideks. Neid HSC-sid võib leida luuüdis, nabaväädiveres ja perifeersetes vererakkudes. Huvitaval kombel on leitud, et neid rakke on teatud tüüpi rabanduste korral spontaanselt mobiliseeritud ja neid saab täiendavalt mobiliseerida ka granulotsüütide kolooniaid stimuleeriva faktoriga (G-CSF). G-CSF-iga läbiviidud uuringud rottidega on näidanud, et see võib viia insuldijärgse funktsionaalse paranemiseni ning kliinilised uuringud inimestega näivad paljutõotavad. HSC-dega rottidega on läbi viidud ka eksogeensed uuringud. Mõnedes uuringutes manustati HSC-sid lokaalselt kahjustuse kohas või teistes uuringutes süsteemselt intravenoosse siirdamise teel. Viimane protseduur on lihtsalt teostatavam ja kõige tõhusamad HSC-d näivad olevat perifeersest verest pärinevad.
Epilepsia ja Parkinsoni tõve tüvirakuteraapiate alal tehtud uuringud näitavad ka lubadusi ja raskusi tüvirakkude nõuetekohaseks kultiveerimiseks ja nende elusasse süsteemi sisseviimiseks. ESC-de osas on uuringud näidanud, et neid on võimalik diferentseerida dopaminergilisteks neuroniteks (neuroniteks, mis edastavad või aktiveerivad dopamiini), seljaaju motoneuroniteks ja oligodendrotsüütideks (müeliini moodustumisega seotud mitteneuraalsed rakud). Epilepsia raviks läbiviidud uuringutes siirdati hiire embrüonaalsetest tüvirakkudest pärinevad närvi prekursorid (ESN) krooniliselt epileptiliste ja kontrollroti hipokampusesse. Pärast siirdamist ei leitud ESN-ide funktsionaalsetes omadustes erinevusi, kuna neil kõigil olid neuronitele iseloomulikud sünaptilised omadused. Siiski on veel vaja välja selgitada, kas ESN-id on võimelised epilepsilises hipokampuses pikemat aega püsima jääma, diferentseeruma õigete hipokampuse funktsioonidega neuroniteks ja suruma kroonilise epilepsia korral õppimis- ja mälupuudulikkust. Teisalt on NSC-sid juba täheldatud, et nad püsivad ja eristuvad rottide neuronite erinevates funktsionaalsetes vormides. Siiski on ebaselge, kas NSC-d suudavad erinevates funktsionaalsetes vormides eristuda sobivates kogustes ja kas need suudavad sünkroniseerida korralikult hüperekstenseeruvate neuronitega, et neid pärssida, pidurdades seeläbi krampe.
Parkinsoni tõve ravi näitab samuti lubadusi ja seisab silmitsi sarnaste takistustega. On tehtud kliinilisi uuringuid inimese loote mesentsefaalse koe (kesk ajust saadud kude, mis moodustab ajutüve) siirdamise kohta Parkinsoni-patsientide striatasse. Kuid selle koe kättesaadavus on piiratud, mis muudab ESC siirdamise atraktiivsemaks. Tõepoolest, uuringud on juba näidanud, et siirdatavad dopaminergilised neuronid - sellised neuronid, nagu Parkinsoni tõbi mõjutavad - võivad olla genereeritud hiire, primaatide ja inimese ESC-st. Üks peamine erinevus hiire ja inimese ESC vahel on aga see, et inimese ESC eristamine võtab palju kauem aega (kuni 50 päeva). Samuti nõuavad inimeste majandus- ja sotsiaalnõukogude diferentseerimisprogrammid paljundamiseks loomset seerumit, mis võib olenevalt riigist rikkuda teatavaid meditsiinilisi eeskirju. Teadlased peavad välja mõtlema ka viisi, kuidas saada ESC-st saadud dopamiinergilisi eellasrakke pikemaks ajaks pärast siirdamist ellu. Lõpuks on küsimus ESC-st saadud rakupopulatsioonide puhtuses; kõik rakud tuleb enne ohutut siirdamist sertifitseerida dopaminergiliste prekursorrakkudena. Sellegipoolest paranevad diferentseerimise ja puhastamise tehnikad iga uuringuga. Inimeste siirdamiseks mõeldud puhaste ja spetsiifiliste rakupopulatsioonide suurte pankade genereerimine on tõepoolest saavutatav eesmärk.
