Application of stem cells in the treatment of Parkinson's Disease

Komórki macierzyste stanowią populację komórek, które mogą różnicować się w inne typy komórek oraz mają zdolność do proliferacji. Obecnie wiadomo, że można znaleźć je w każdej tkance. Ich potencjał do regeneracji jest zróżnicowany w zależności od tkanki, z której są izolowane. Istnieją cztery typy komórek macierzystych: totipotencjalne, które mają największy potencjał do różnicowania, pluripotencjalne, multipotencjalne i unipotencjalne posiadające najmniejszy potencjał do różnicowania. Również w mózgu znajdują się komórki macierzyste, które mogą różnicować się we wszystkie typy komórek ośrodkowego układu nerwowego. U ssaków występują one w dwóch niszach: strefie okołokomorowej komór bocznych (SVZ) i strefie podziarnistej zakrętu zębatego hipokampa (SGZ). Nisze te tworzą specjalne środowisko, które utrzymuje je w stanie multipotencji. Izolacja neuralnych komórek macierzystych z mózgu jest inwazyjną procedurą związaną z dużym ryzykiem dla pacjenta. Innym źródłem komórek o charakterze neuronalnym są embrionalne komórki macierzyste, które w odpowiednich warunkach mogą się różnicować w kierunku komórek układu nerwowego. Jednakże wykorzystanie ludzkich embrionalnych komórek macierzystych stwarza kontrowersje etyczne. Innym źródłem komórek pluripotencjalnych są indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (komórki iPS). Można je pozyskać z dorosłych komórek człowieka bez problemów natury etycznej. Istnieją dwa główne sposoby wykorzystania komórek iPS w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych. Wykorzystanie ich jako modelu w badaniach in vitro, różnicując je w neurony oraz przeszczepianie zróżnicowanych komórek iPS do uszkodzonych obszarów układu nerwowego. Neuralne komórki macierzyste mogą być użyte w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych np. choroby Parkinsona (PD). Jej przyczyną jest degeneracja neuronów dopaminergicznych istoty czarnej. Obecnie nie da się całkowicie wyleczyć PD, stąd poszukuje się skutecznej metody regeneracji uszkodzonych neuronów. Badania in vivo na szczurzym modelu choroby Parkinsona wykazały, że u szczurów, którym podano komórki macierzyste pojawiła się regresja choroby. Ludzkie komórki iPS mogą również być różnicowane w neurony dopaminergiczne jako model in vitro do badań nad chorobą Parkinsona. Pokazuje to, że komórki macierzyste stanowią obiecujące narzędzie w leczeniu choroby Parkinsona.

Stem cells are population of cells which can differentiate into other cell types and have capability to proliferation. Stem cells can be found in every tissue in the organism. In various organs, potential of stem cells to regenerate them is different. There are four types of stem cells: totipotent, which have the most potential to differentiate, pluripotent, multipotent and unipotent, which have the least potential to differentiate. Also in a brain there are stem cells which can differentiate into all types of central nervous system cells. They are located in two main niches: subventricular zone (SVZ) and subgranular zone (SGZ). These niches create special micro enviroment which maintains them at the multipotent stage.Obtaining neural stem cells from a brain is impossible without damaging it. Therefore, scientists are reprograming stem cells with higher potential for differentiation into neurons. Pluripotent embryonic stem cells can be used in this procedure. However, using human embryonic stem cells is ethically controversion. Another source of pluripotential cells are induced pluripotent stem cells (iPS-cells) which are obtained from adult tissues without ethical issues. There are two main ways of using iPS-cells in neurodegenerative disease research: using them as a model in vitro, differentiating them into neurons and grafting into degenerated areas of nervous system.Neural stem cell can be used in neurodegenerative disease treatment for instance in Parkinson disease (PD), in which degeneration of dopaminergic neurons occurs in midbrain. Nowadays PD is incurable, so scientists are looking for a method in which neurons can be renewed. The research into rodents indicated that rats which suffered from Parkinson disease showed the regression of this disease after an injection of neural stem cells. Independent researcher groups examined dopaminergic neurons from iPS-cells in vitro to model molecular mechanisms of PD. These results indicated that using stem cells in Parkinson disease treatment is very promising.