Ученые вырастили в лаборатории спинной мозг и заставили его исцелиться после травмы

Ученые из Северо-Западного университета в лаборатории вырастили крошечные органоиды человеческого спинного мозга. После этого исследователи повредили орган и провели лечение, которое помогло тканям восстановиться. Это важный шаг на пути лечения травм спинного мозга, которые вызывают паралич, сообщает Science Alert.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Каждый третий случай деменции связан с заболеванием вне мозга – ученые

«Мы решили разработать две разные модели травмы на органоиде человеческого спинного мозга и протестировать нашу терапию, чтобы посмотреть, будут ли результаты похожи на то, что мы ранее наблюдали на животных моделях. После применения нашей терапии глиальный рубец значительно уменьшился и стал практически незаметным, и мы увидели рост нейритов, напоминающий регенерацию аксонов, которую мы наблюдали у животных. Это подтверждает, что наша терапия имеет хорошие шансы на успех у людей», — заявил биомедицинский инженер Самуэль Ступ.

Травмы спинного мозга часто приводят к параличу, поскольку поврежденные нервные клетки в центральной нервной системе плохо регенерируют. Частично это связано с механизмами подавления, которые препятствуют росту новых аксонов, и образованием рубцовой ткани, через которую нервным волокнам трудно проникнуть.

В предыдущих исследованиях ученые разработали материал под названием IKVAV-PA, который использовали для устранения паралича у мышей с тяжелым повреждением спинного мозга. Ключом к этому лечению являются супрамолекулярные терапевтические пептиды – получившие прозвище «танцующие» молекулы – которые могут подстраиваться под движение рецепторов на нервных клетках, стимулируя регенерацию аксонов.

«Учитывая, что сами клетки и их рецепторы находятся в постоянном движении, можно представить, что молекулы, движущиеся быстрее, будут чаще сталкиваться с этими рецепторами. Если молекулы медлительны и не так «социальны», они могут никогда не вступить в контакт с клетками», – объяснил Ступп в 2021 году.

Исследования на мышах важны, но это только первый этап. Для того, чтобы протестировать лечение на тканях человека, ученые создали в лаборатории органоиды спинного мозга.

Исследователи использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки от взрослого донора и вырастили 3-миллиметровые органоиды спинного мозга, а затем культивировали их в течение нескольких месяцев. За это время органоиды развили большую часть клеточной архитектуры человеческого спинного мозга, включая нейроны, астроциты и организованные слои ткани.

Как только органоиды созрели, некоторые из них разрезали скальпелем, а другие получили компрессионную травму, похожую на ту, которая может случиться при автомобильной аварии. Оба типа травм могут вызвать паралич.

Во всех случаях органоиды подвергались немедленной гибели нервных клеток, образованию глиальных рубцов вокруг повреждений в центральной нервной системе и воспалению, аналогичному реакции, наблюдаемой при реальных травмах спинного мозга.

Некоторые повреждения обработали IKVAV-PA, а другие – контрольным раствором, в котором не было «танцующих» молекул. На повреждениях, которые подвергались лечению, жидкость застывала в виде гелеобразного каркаса, а активные молекулы химически и физически стимулировали регенерацию нервных клеток. В обработанных органоидах наблюдалось значительно меньше воспаления и рубцевания, чем в контрольной группе, а также значительно более интенсивный рост нервных клеток.

Ранее ученым удалось преодолеть некоторые из самых сложных препятствий на пути создания миниатюрных моделей мозга людей. Вместо того, чтобы заставлять стволовые клетки размножаться и превращаться в различные типы клеток, исследователи смогли создать «мини-мозг» из клеток мозга плода.