Новое открытие учёных о спинном мозге

16.08.2017

Новое открытие учёных о спинном мозге

Травмы позвоночника часто приводят к нарушениям целостности (смещениям, разрывам) спинного мозга. Результатом таких нарушений становится полная или частичная инвалидность человека из-за паралича или невозможности двигаться и жить полноценной жизнью.

Группа ученых из Университета Техаса, работающих в области клеточной инженерии и регенеративной медицины провели серию успешных экспериментов на животных моделях, в результате которых удалось вызвать формирования новых нейронов спинного мозга взамен поврежденных. Особого внимания заслуживает то, что за основу для формирования новой нейронной сети исследователи взяли зрелые клетки глии, извлеченные непосредственно из позвоночника самих подопытных мышей. Ранее считалось невозможным настолько хорошо восстановить поврежденные участки спинного мозга, чтобы добиться полной регенерации травмированных тканей позвоночника и спинномозгового корда с возвратом всех двигательных и сенситивных функций. Для такого эффективного лечения соответствующих технологий пока не существует.

Исследование спинного мозгаИсследователи сфокусировали свое внимание на клетках глии, которые в изобилии присутствуют в центральной нервной системе. Они служат для поддержки и защиты нейронов в спинном мозге и формируют рубцовую ткань при возникновении повреждений. Два года назад ученым из этой группы уже удавалось с помощью специфических транскрипционных факторов стимулировать процесс возврата клеток глии в стволовые клетки-предшественники, которые затем можно было подтолкнуть трансформироваться в зрелые нейроны головного и спинного мозга. Однако нейронов, полученных в результате таких манипуляций, оказывалось слишком мало, чтобы полностью заместить нервные клетки, утраченные при травмах. Это заставило исследователей искать возможности ускорения процесса формирования новых нейронов для получения их в достаточно большом количестве.

Этапы решения проблемы

Ученые попробовали подойти к решению этой проблемы в два этапа. Вначале пришлось найти способ подавить действие особой протеиновой цепочки p53-p21, направленное на препятствование перепрограммирования клеток глии в плюрипотентные стволовые клетки, из которых впоследствии могли бы вызревать взрослые нервные клетки.

Мышь в колесеНесмотря на то, что протеиновую блокаду удалось успешно обойти, множество клеток глии пропадали, не возвращаясь в состояние стволовых клеток. На втором этапе у подопытных мышей было извлечено множество различных факторов роста, среди которых удалось идентифицировать двух кандидатов на роль стимуляторов процесса дифференциации стволовых клеток, получившихся из клеток глии, во взрослые нейроны. Это были факторы BDNF и Noggin. Их использование увеличило число формирующихся новых нервных клеток в десятки раз.

Подавление действия цепочки p53-p21 на первом этапе трансформации глии в стволовые клетки и ведение факторов роста Noggin и BDNF на стадии их последующей дифференциации привело к получению в конечном итоге в тысячи раз большего количества зрелых нейронов, которого уже было достаточно для полного "ремонта" участков повреждения спинного мозга подопытных мышей.

Авторы этого научного проекта вначале имели некоторые опасения относительно подавления экспрессии p53 из-за того, что этот белок представляет собой своеобразную защиту от неконтролируемой пролиферации клеток, как в случае с мутировавшими злокачественными клетками, но наблюдения за лабораторными грызунами на протяжении 15 месяцев в ходе исследования не показали существования риска развития рака в спинном мозге испытуемых млекопитающих.

Схема спинного мозгаИсследователи расценивают результаты своей работы очень большим успехом на пути создания методики использования собственных клеток из организма пациента для полноценной регенерации поврежденных частей спинного мозга при травмах позвоночника. Такой подход позволяет избежать побочных нежелательных осложнений и применения иммуносупрессивной терапии, которые присущи практикуемым в настоящее время операциям по пересадке нейронных трансплантатов от доноров.