Вчені з Північно-Західного університету в лабораторії виростили крихітні органели людського спинного мозку. Після цього дослідники пошкодили орган і провели лікування, яке допомогло тканинам відновитися. Це важливий крок на шляху лікування травм спинного мозку, які спричиняють параліч, повідомляє Science Alert.
"Ми вирішили розробити дві різні моделі травми на органоїді людського спинного мозку і протестувати нашу терапію, щоб подивитися, чи будуть результати схожі на те, що ми раніше спостерігали на тваринних моделях. Після застосування нашої терапії гліальний рубець значно зменшився і став практично непомітним, і ми побачили ріст нейритів, що нагадує регенерацію аксонів, яку ми спостерігали у тварин. Це підтверджує, що наша терапія має хороші шанси на успіх у людей", — заявив біомедичний інженер Самуель Ступ.
Травми спинного мозку часто призводять до паралічу, оскільки пошкоджені нервові клітини в центральній нервовій системі погано регенерують. Частково це пов'язано з механізмами придушення, які перешкоджають зростанню нових аксонів, і утворенням рубцевої тканини, через яку нервовим волокнам важко проникнути.
У попередніх дослідженнях учені розробили матеріал під назвою IKVAV-PA, який використовували для усунення паралічу в мишей із важким ушкодженням спинного мозку. Ключем до цього лікування є супрамолекулярні терапевтичні пептиди - молекули, що отримали прізвисько "танцюючі", - які можуть підлаштовуватися під рух рецепторів на нервових клітинах, стимулюючи регенерацію аксонів.
"З огляду на те, що самі клітини та їхні рецептори перебувають у постійному русі, можна уявити, що молекули, які рухаються швидше, будуть частіше стикатися з цими рецепторами. Якщо молекули повільні й не такі "соціальні", вони можуть ніколи не вступити в контакт із клітинами", - пояснив Ступп 2021 року.
Дослідження на мишах важливі, але це тільки перший етап. Для того, щоб протестувати лікування на тканинах людини, вчені створили в лабораторії органели спинного мозку.
Дослідники використали індуковані плюрипотентні стовбурові клітини від дорослого донора та виростили 3-міліметрові органели спинного мозку, а потім культивували їх протягом кількох місяців. За цей час органели розвинули більшу частину клітинної архітектури людського спинного мозку, включно з нейронами, астроцитами та організованими шарами тканини.
Щойно органели дозріли, деякі з них розрізали скальпелем, а інші зазнали компресійної травми, схожої на ту, яка може трапитися під час автомобільної аварії. Обидва типи травм можуть спричинити параліч.
У всіх випадках органели піддавалися негайній загибелі нервових клітин, утворенню гліальних рубців навколо ушкоджень у центральній нервовій системі та запаленню, аналогічному до реакції, яку спостерігають за реальних травм спинного мозку.
Деякі ушкодження обробили IKVAV-PA, а інші - контрольним розчином, у якому не було "танцюючих" молекул. На ушкодженнях, які піддавалися лікуванню, рідина застигала у вигляді гелеподібного каркаса, а активні молекули хімічно і фізично стимулювали регенерацію нервових клітин. В оброблених органоїдах спостерігалося значно менше запалення та рубцювання, ніж у контрольній групі, а також значно інтенсивніший ріст нервових клітин.
Раніше вченим вдалося подолати деякі з найскладніших перешкод на шляху створення мініатюрних моделей мозку людей. Замість того, щоб змушувати стовбурові клітини розмножуватися і перетворюватися на різні типи клітин, дослідники змогли створити "міні-мозок" із клітин мозку плода.