Ihmisen kantasolut antoivat apinoille takaisin

Kantasoluhoito on erittäin houkuttelevasen intuitiivisessa yksinkertaisuudessa: puhdistat vaurioituneet solut, käynnistät joukon terveitä soluja niiden paikkaan, istut takaisin ja odotat, kunnes vartalo paranee itsensä. Selkäydinvammojen tapauksessa kantasolujen mahdollisuudet palauttaa liikkuvuus lupaavat upeita näkymiä. Ihmisen ruumis ei kuitenkaan ole kone eikä se ole yksinkertainen järjestelmä, jonka avulla voit vaihtaa osia tien päällä. Transplantaation jälkeen kantasolut hylätään usein, ne kuolevat isäntäorganismin vihamielisessä ympäristössä ennen kuin edes saavat mahdollisuuden toipua.

Viimeisen kolmenkymmenen vuoden aikana neurotieteilijätkokeillut monia tapoja, kokeillut cocktailia erikoiskolekyylien jälkeen, jotka voivat nopeuttaa kantasolujen selviytymistä. Ja vaikka se oli hieno menestys jyrsijöillä varustetuissa malleissa, se ei onnistunut mittaamaan tätä terapiaa käytettäväksi kädellisten kanssa - ja tämä on tärkeää ihmiskokeille.

Tai se ei onnistunut. Viime kuussa lehdet “Essential Medicine” julkaisivat ”tärkeän” tutkimuksen, jossa selvitettiin resepti ihmisen kantasolujen siirrosta, joka selvisi ja integroitui vaurioituneisiin apinan piikiin.

Yhdeksän kuukautta soluleikkauksen jälkeenhylkäsi sadat tuhannet haarat, jotka muodostivat synapsit apinoiden selkäytimen selviävien neuronien kanssa. Lisäksi kantajien selkäranka-neuronit tunnistivat ihmisen solut ominaan, muodostivat uusia yhdisteitä, jotka palauttivat eläimen kyvyn tarttua esineisiin.

"Kasvu, jota havaitsimme näissä soluissa,vaikuttava, ja kymmenen vuotta sitten olisin ajatellut, että se oli mahdotonta ”, sanoo johtava kirjailija tohtori Mark Tushinsky Kalifornian yliopistosta, San Diegon siirto Neurotieteen instituutista. "Lisäsimme ehdottomasti luottamuksen siihen, että tämä hoito toimii myös ihmisille."

Varhainen työ

Selkäydinvaurio leikkaa pitkät, ohuethermohaaroista - aksoneista - joita aivot käyttävät kommunikoimaan muun kehon kanssa. Moottorin toiminnan palauttamiseksi tutkijoiden on vakuutettava keho palauttamaan tai kasvamaan nämä yhdisteet.

Mutta tässä on ongelma. Vaurion jälkeen selkäydin järjestää nopeasti solunulkoisen matriisin - rakenteellisten molekyylien monimutkaisen verkoston - vauriokohdan ympärille. Kuten "tiilet" tien päällä, nämä proteiinit estävät tehokkaasti siirrettyjä kantasoluja venyttämästä pitkiä aksoni-oksiaan. Lisäksi vauriopaikalla ei ole myöskään tukia kasvutekijöitä ja muita hyödyllisiä molekyylejä, jotka toimivat kantasolujen ravitsemuskookonina.

Tämän kaksinkertaisen puolustuksen kiertämiseksi tutkijat ovat muodostaneet kymmeniä kasvua provosoivia cocktaileja, jotka voisivat antaa lisäyksen siirretyille soluille. Ja tämä strategia näyttää toimineen.

Vuonna 2014 Tushinsky muutti solutterveen ihmisen luovuttajan iho, transformoi ne iPSC-soluiksi (indusoidut pluripotentit kantasolut) ja vietti nämä keinotekoiset kantasolut matriisiin, joka sisälsi kasvutekijöitä.

Sen jälkeen kun siirre on asetettu kahdelle rotalleKahden viikon selkärankavammoilla ihmisen solut kypsyivät uusiin neuroneihin ja pidennettyihin aksoneihin rottien selkäytimessä. Mutta kummallisella tavalla tiedemiehet eivät nähneet toiminnassaan parannusta, mikä johtui osittain arpista elinsiirtopaikalla.

"Yritämme parhaamme mukaan löytääksemme parhaan tavan siirtää hermostokantasoluja sisältäviä hoitomenetelmiä potilailla, joilla on selkäydinvaurio", Tushinsky sanoi tuolloin.

Uusi toivo

Sanalleen totta, Tushinsky testasi siirtoprotokolliaan apinoilla, jotka soveltuvat paremmin ihmisen selkäytimen malleiksi.

Joukkue kaatui selkäytimen osaanapinoilla ja kahden viikon kuluttua - tarpeeksi aikaa potilaiden vakautumiseen - tuotiin ihmisen kantasolut vaurioituneille alueille kasvutekijöiden ohella.

Se ei toiminut. Neljän ensimmäisen apinan kohdalla injektioita ei ollut edes kiinnitetty paikoilleen.

"Jos yrittäisimme suorittaa ihmisensiirron ilman alustavaa eläinkoetta, kliinisen tutkimuksen epäonnistuminen olisi merkittävä", Tushinsky sanoo.

Tutkijat huomasivat nopeasti, että heidän piti kasvaatärkeän proteiiniaineosan määrä reseptissäsi, jotta siirte voidaan paremmin “kiinnittää” siirteen paikoilleen. Ryhmä löysi myös immunosuppression, ajoituksen ja kirurgisen toimenpiteen ongelmia. Esimerkiksi heidän piti kallistaa leikkauspöytää leikkauksen aikana niin, että aivo-selkäydinneste ei pestä siirteen pois. Apinat tarvitsivat myös suuren annoksen immunosuppressantteja, jotta keho ei hyökkäisi ihmisen soluihin.

Joidenkin voiteiden avulla siirroksia, joista kukin sisälsi noin 20 miljoonaa ihmisen kantasolua, pidettiin paikoillaan viidessä apinassa.

Tulokset olivat uskomattomia. Kaksi kuukautta siirron jälkeen tutkijat löysivät uusien hermohaarojen räjähdyksen. Vauriokohdassa olevat kantasolut kehittyivät kypsiksi hermosoluiksi ja kasvattivat jopa 150 000 aksonia, jotka venyivät apinan selkäydintä pitkin.

Jotkut haarat ohittivat 50 etäisyydenmillimetrejä siirteestä, noin kahden selkärangan fragmentin pituus ihmisissä. Matkan varrella he loivat laajat yhteydet ehjiin apinasoluihin.

Mikä on vieläkin viileämpää, on apinan omat akselit.muodostivat myös synapsit ihmisen hermosiirron kanssa, muodostaen yhteyksiä. Nämä yhteydet ovat erittäin tärkeitä ihmisten vapaissa kädenliikkeissä ja tämä on yksi ensimmäisistä silmiinpistävistä todisteista siitä, että siirretyt kantasolut voivat muodostaa sellaisia ​​kuvioita.

Yhdeksän kuukautta myöhemmin uusia hermoyhteyksiäauttoi loukkaantuneita apinoita palaamaan raajoihinsa, jotta he voisivat tarttua pehmeisiin esineisiin (kuten appelsiinit). Päinvastoin, huonoilla siirteillä olevilla apinoilla oli huono hallitus tarkkojen liikkeiden välillä palmuissa ja sormissa - he pystyivät työntämään vain oranssia.

Tulokset eivät ehkä vaikuta kovin vaikuttavilta, mutta kirjoittajat sanovat, että yhdeksän kuukautta on hetkellinen toiminnan palautumiselle.

"Oksut ja uudet järjestelmät, joihin ne olivat osa, olivat vielä kypsymässä havaintoidemme loppua kohti, joten palauttaminen voi jatkua", kertoo tutkimuksen kirjoittaja tri Efron Rosenzweig.

Vaikka toiminnalliset parannukset olivat vainosittainen, tohtori Gregoire Curtine Sveitsin liittovaltion teknologiainstituutista (EPFL) Genevessä kutsuu tutkimusta "virstanpylväksi regeneratiivisessa lääketieteessä".

"Ja tämä ei ole yllättävää, kun otat sen huomioonuusien solujen ja yhdisteiden toiminnallinen integroituminen hermostoon vie aikaa ja erityiset kuntoutustoimenpiteet ”, hän sanoo ja lisää, että tutkimus tarjoaa arvokasta tietoa potentiaaliselle ihmisten tutkimukselle.

Tohtori Steve Goldman Rochesterin yliopistosta on hänen kanssaan samaa mieltä:

”Tämä on iso harppaus jyrsijöistä kädellisiin. Tämä on sankarillinen etsintä, asiasta. "

Tushinskylle työ on vasta alkamassa. Ensinnäkin, kaikki kantasolut eivät ole luotu samoiksi, ja hänen tiiminsä yrittää selvittää, mitkä niistä ovat tehokkaimpia toiminnan palauttamisessa.

Toisaalta hän tutkii myös muitatapoja parantaa edelleen regeneroitujen neuronien toiminnallisuutta, jotta niiden aksonit voivat levitä vaurioituneen alueen läpi ja korvata kokonaan ne, jotka kadonneet vamman aikana.

"On liian aikaista siirtyä ihmisten luo", hän varoittaa, koska lisäkokeita tarvitaan. Ja tämä kärsivällisyys kannattaa täysin.