כללי

תאי גזע אנושיים החזירו את הקופים

טיפול בתאי גזע מאוד מושךבפשטותו האינטואיטיבית: אתה מנקה תאים פגומים, משגר חבורת תאים בריאים במקומם, מתרווח ומחכה עד שהגוף ירפא את עצמו. במקרה של פגיעות בעמוד השדרה, הפוטנציאל של תאי גזע להחזרת הניידות מבטיח סיכויים נהדרים. עם זאת, גוף האדם אינו מכונה ואינו מערכת פשוטה המאפשרת לך להחליף חלקים תוך כדי תנועה. לאחר ההשתלה, תאי גזע נדחים לרוב, הם מתים בסביבה עוינת של האורגניזם המארח לפני שהם אפילו מקבלים סיכוי להחלים.

בשלושים השנים האחרונות מדעני המוחניסה הרבה דרכים, ניסה קוקטייל אחרי קוקטייל של מולקולות מיוחדות שיכולות להאיץ את הישרדותם של תאי גזע. ולמרות שזכתה להצלחה גדולה בדגמים עם מכרסמים, זה לא הצליח להרחיב את הטיפול הזה כדי לעבוד עם פרימטים - וזה חשוב לניסויים בבני אדם.

או שזה לא הסתדר. בחודש שעבר פרסם כתב העת "רפואה חיונית" מחקר "חשוב" ובו פירוט מרשם להשתלת תאי גזע אנושיים ששרד והשתלב בעמוד השדרה הקוף הפגוע.

תשעה חודשים לאחר ניתוח תאיםביטל מאות אלפי ענפים שיצרו סינפסות עם הנוירונים ששרדו בחוט השדרה של הקופים. יתר על כן, תאי עצב עמוד השדרה של הנשאים הכירו בתאים אנושיים משלהם, יצרו תרכובות חדשות שהחזירו את יכולתו של בעל החיים לתפוס חפצים.

"הגידול שצפינו בתאים האלה,זה היה מרשים ולפני עשר שנים הייתי חושב שזה בלתי אפשרי, "אומר הסופר הראשי ד"ר מארק טושינסקי מאוניברסיטת קליפורניה, המכון להשתלת נוירו-מדע בסן דייגו. "בהחלט הוספנו ביטחון שהטיפול הזה יעבוד גם עבור אנשים."

עבודה מוקדמת

פגיעה בעמוד השדרה חותכת ארוכה, דקהענפים עצביים - אקסונים - בהם המוח משתמש כדי לתקשר עם שאר הגוף. כדי להחזיר את התפקוד המוטורי, מדענים צריכים לשכנע את הגוף לשחזר או לגדל תרכובות אלה.

אבל הנה הבעיה. לאחר נזק, חוט השדרה מארגן מחדש במהירות את המטריצה ​​החוץ תאית - רשת מורכבת של מולקולות מבניות - סביב אתר הנזק. כמו "לבנים" בכביש, חלבונים אלה חוסמים ביעילות את תאי הגזע המושתלים מלמתח את ענפי האקסון הארוכים שלהם. יתר על כן, אתר הנזק נטול גם גורמי גדילה תומכים ומולקולות מועילות אחרות המשמשות כפקעת תזונתית לתאי גזע.

כדי לעקוף את ההגנה הכפולה הזו, מדענים יצרו עשרות קוקטיילים מעוררי צמיחה שיכולים לתת דחיפה לתאים המושתלים. ונראה שאסטרטגיה זו עבדה.

עוד בשנת 2014, טושינסקי שינה תאיםעור של תורם אנושי בריא, הפך אותם לתאי iPSC (תאי גזע המושרים פלוריפוטנטים) והכניסו את תאי הגזע המלאכותיים הללו למטריצה ​​המכילה גורמי גדילה.

לאחר הנחת השתל עם שתי חולדותבעקבות פגיעות בעמוד השדרה של שבועיים, התאים האנושיים התבגרו לנוירונים חדשים והאקסונים המורחבים בחוט השדרה של חולדות. אך באופן מוזר, המדענים לא ראו שום שיפור בתפקוד, בין היתר בגלל צלקות באתר ההשתלה.

"אנו מנסים לעשות כמיטב יכולתנו כדי לקבוע את הדרך הטובה ביותר להעביר שיטות טיפול המערבות תאי גזע עצביים בחולים עם פגיעה בחוט השדרה," אמר אז טושינסקי.

תקווה חדשה

נאמן לדבריו, טושינסקי בדק את פרוטוקול ההעברה שלו על קופים המתאימים יותר כדגמים לחוט השדרה האנושי.

הצוות התרסק בקטע של חוט השדרהקופים ואחרי שבועיים - מספיק זמן למטופלים להתייצב - הכניסו תאי גזע אנושיים לאזורים הפגועים יחד עם גורמי גדילה.

זה לא עבד. בארבעת הקופים הראשונים ההזרקות אפילו לא היו קבועות במקום.

"אם היינו מנסים לבצע השתלה אנושית ללא בדיקת בעלי חיים ראשונית, היה קיים סיכון משמעותי לכישלון של הניסוי הקליני," אומר טושינסקי.

מדענים הבינו מהר מאוד שהם צריכים להגדילהכמות של מרכיב החלבון החשוב במתכון שלך כדי "לתלות" טוב יותר את השתל במקום. הצוות גם מצא בעיות עם דיכוי חיסוני, תזמון וניתוח כירורגי. לדוגמה, הם נאלצו להטות את השולחן הניתוחי במהלך הניתוח כך שנוזל המוח השדרה לא ישטף את השתל. בנוסף, הקופים היו זקוקים למינון גבוה של מדכאי חיסון כך שהגוף לא תקף תאים אנושיים.

בעזרת כמה קרמים, שתלים, שכל אחד מהם הכיל כ 20 מיליון תאי גזע אנושיים, הוחזקו על מקומם בחמשת הקופים הנותרים.

התוצאות היו מדהימות. חודשיים לאחר ההשתלה, גילו מדענים פיצוץ של ענפים עצביים חדשים. תאי הגזע באתר הנגע התפתחו לנוירונים בוגרים, וגדלו עד 150,000 אקסונים שנמתחו לאורך חוט השדרה של הקוף.

חלק מהענפים עברו במרחק 50מילימטרים מאתר השתל, בערך שני שברי עמוד שדרה אצל בני אדם. לאורך הדרך הם הקימו קשרים נרחבים עם תאי קופים שלמים.

מה שבעוד יותר מגניב זה האקסונים של הקוף עצמו.יצר גם סינפסות עם שתל עצבי אנושי ויוצרים קשרי גומלין. קשרים אלה חשובים ביותר לתנועות יד חופשיות בבני אדם וזו אחת העדויות הבולטות הראשונות לכך שתאי גזע המושתלים יכולים להיווצר דפוסים כאלה.

תשעה חודשים לאחר מכן, קשרים עצביים חדשיםעזרו לקופים הפצועים להחזיר תנועה בגפיים, כך שיוכלו לתפוס חפצים רכים (כמו תפוזים). לעומת זאת, לקופים עם שתלים גרועים הייתה שליטה לקויה על תנועות מדויקות בכפות הידיים ובאצבעות - הם רק יכלו לדחוף תפוז.

התוצאות אולי לא נראות מרשימות במיוחד, אך המחברים אומרים כי תשעה חודשים הם רגע להתאוששות תפקודית.

"השתלים והתכניות החדשות, שהם חלק מהם, עדיין הבשילו לקראת סוף התצפיות שלנו, כך שהשיקום יכול להימשך," אומר מחבר המחקר ד"ר אפרון רוזנצוויג.

אם כי שיפורים פונקציונליים היו רקחלקית, ד"ר גרגואר קורטין מהמכון הטכנולוגי הפדרלי השוויצרי (EPFL) בז'נבה מכנה את המחקר "אבן דרך ברפואה התחדשתית".

"וזה לא מפתיע כשחושבים על זהשילוב תפקודי של תאים ותרכובות חדשים במערכת העצבים ייקח זמן ונהלי שיקום ספציפיים ", הוא אומר. המחקר מציע מידע חשוב למחקר אנושי פוטנציאלי.

ד"ר סטיב גולדמן מאוניברסיטת רוצ'סטר מסכים איתו:

"זוהי קפיצה גדולה מכרסמים לפריים. זהו בירור הרואי, לצורך העניין. "

עבור טושינסקי העבודה רק מתחילה. ראשית, לא כל תאי הגזע נוצרים זהים, וצוותו מנסה לקבוע אילו הם היעילים ביותר לשיקום התפקוד.

מצד שני, הוא גם בוחן נוסףדרכים לשפר עוד יותר את הפונקציונליות של נוירונים מחודשים, כך שהאקסונים שלהם יכולים להתפשט באזור הפגוע ולהחליף לחלוטין את אלה שאבדו במהלך הפציעה.

"מוקדם מדי לעבור לאנשים", הוא מזהיר, מכיוון שיש צורך בניסויים נוספים. והסבלנות הזו תשתלם במלואה.