Стволовые клетки дают надежду на восстановление повреждений спинного мозга после травм
Учёные из Гледстоунского института (Gladstone Institutes), США, предлагают новый метод восстановления повреждений спинного мозга с помощью нейронов, полученных из стволовых клеток. Результаты исследования опубликованы в апрельском выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в 2017 году.
Учёные создали из стволовых клеток (СК) человека особый тип нейронов, которые потенциально могли бы восстановить повреждения спинного мозга. Данные клетки, называемые интернейронами V2a, передают сигналы в спинном мозге, контролируя двигательные функции. Когда учёные трансплантировали полученные клетки в спинной мозг мышей, интернейроны прижились и образовали связи с окружающими клетками.
Интернейроны V2a передают сигналы от головного к спинному мозгу, где они в итоге соединяются с моторными нейронами, иннервирующими конечности. Интернейроны (вставочные нейроны) располагаются вдоль спинного мозга, обеспечивая влияние восходящих и нисходящих путей на клетки отдельных сегментов спинного мозга, отвечая за дыхание и координацию движений мышц. Повреждение интернейронов V2a может нарушить связь между головным мозгом и конечностями, вызывая паралич после травм спинного мозга.
«Интернейроны могут перенаправлять сигналы после травм спинного мозга, что делает их перспективными терапевтическими мишенями», — говорит старший научный сотрудник Глэдстоунского института Тодд Макдевитт (Todd McDevitt), ведущий автор работы. «Наша цель – перестройка нарушенной цепи с помощью замены повреждённых интернейронов для создания новых путей передачи сигнала в повреждённом участке».
На сегодняшний день в нескольких клинических испытаниях уже тестируются методы замены клеток для лечения травм спинного мозга. В большинстве этих исследований используются клетки-предшественники нейронов, полученные из стволовых клеток. СК способны дифференцироваться в несколько различных типов клеток головного и спинного мозга, а также в клетки-предшественницы олигодендроцитов, создающих миелиновые оболочки, изолирующие и защищающие нервные клетки.
Однако в данных испытаниях пока не удавалось получить специфический тип зрелых нейронов спинного мозга, таких как интернейроны V2a.
В новом исследовании учёные из Глэдстоунского института впервые создали интернейроны V2a из стволовых клеток человека. Они подобрали «коктейль» из трёх химических соединений, который способствовал формированию из СК клеток-предшественниц спинного мозга, из которых в дальнейшем развились интернейроны V2a.
«Наша главная задача состояла в том, чтобы найти нужный момент и необходимую концентрацию сигнальных молекул, которые способствуют производству именно интернейронов V2a, а не другого типа клеток, таких как, например, моторные нейроны», — говорит Джессика Баттс (Jessica Butts), аспирантка лаборатории Давитта. «Мы использовали наши знания о развитии спинного мозга, чтобы определить правильную комбинацию химических веществ и усовершенствовать нашу методику для получения максимального количества интернейронов V2a».
Работая совместно с доктором Линдой Ноубл (Linda Noble) из Калифорнийского университета, Сан-Франциско (University of California, San Francisco), учёные трансплантировали интернейроны V2a в спинной мозг здоровых мышей. В новом окружении клетки созрели должным образом и образовали связи с существующими клетками спинного мозга. Исследователи отмечают, что мыши нормально двигались после трансплантации и не проявляли ни каких признаков нарушений.
«Нас очень воодушевило то, что пересаженные клетки прорастали на большие расстояния в обоих направлениях (ключевая характеристика интернейронов V2a) и что они начали связываться с соответствующими нейронами реципиента», — сказал соавтор исследования доктор Дилан Маккриди (Dylan McCreedy).
Исследователи сообщают, что их следующим шагом будет пересадка клеток мышам с повреждениями спинного мозга для того, чтобы проверить, способны ли интернейроны V2a помочь восстановить двигательные функции после травмы. Учёные также заинтересованы в изучении потенциальной роли данных клеток в моделях нейродегенеративных нарушений подвижности, таких как боковой амиотрофический склероз.
