General

Стовбурові клітини людини повернули мавпочкам можливість вистачати об'єкти

Терапія стовбуровими клітинами дуже привабливав своїй інтуїтивної простоті: ви очищаєте пошкоджені клітини, запускаєте замість них банду здорових, сидіть склавши руки і чекаєте, поки організм не самоісцелітся. У випадку з травмами спинного мозку потенціал стовбурових клітин відновлювати можливість пересування обіцяє фантастичні перспективи. Однак тіло людини не машина і не є простою системою, що дозволяє замінювати деталі на ходу. Після трансплантації стовбурові клітини часто відкидаються, вмирають у ворожому середовищі організму носія ще до того, як отримають шанс на відновлення.

За останні тридцять років нейробіологиперепробували масу способів, пробували коктейль за коктейлем зі спеціальних молекул, які можуть прискорити виживання стовбурових клітин. І хоча на моделях з гризунами був великий успіх, масштабувати цю терапію, щоб вона працювала з приматами - а це важливо для випробувань на людях - не вийшло.

Або не виходило. Минулого місяця в журналі Nature Medicine було опубліковано «важливе» дослідження, в якому детально викладався рецепт пересадки стовбурових клітин людини, які вижили і інтегрувалися в пошкоджених хребтах мавп.

Через дев'ять місяців після операції клітинирозпустили сотні тисяч відгалужень, які сформували синапси з вижили нейронами спинного мозку мавп. Більш того, спинно-мозкові нейрони носіїв визнали людські клітини як свої власні, сформували нові сполуки, які відновили здатність тваринного вистачати об'єкти.

«Зростання, який ми спостерігали у цих клітин,вражає, і десять років тому я б думав, що це неможливо », говорить провідний автор роботи доктор Марк Тушинський з Інституту трансплантаційної нейронауки Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. «Ми безумовно додали впевненості в тому, що це лікування спрацює і для людей».

ранні роботи

Травма спинного мозку підрізає довгі, тонкінейронні гілки - аксони - які мозок використовує для спілкування з іншою частиною тіла. Щоб відновити моторну функцію, вченим потрібно переконати тіло відновити або відростити ці сполуки.

Але ось у чому проблема. Після пошкодження спинний мозок швидко реорганізує позаклітинний матрикс - складну мережу структурних молекул - навколо місця пошкодження. Подібно «цеглин» на дорозі, ці білки ефективним чином блокують трансплантовані стовбурові клітини від витягування їх довгих аксонових гілок. Більш того, місце пошкодження також позбавлено підтримуючих факторів росту та інших корисних молекул, які виступають як живильний кокон для стовбурових клітин.

Щоб обійти цю подвійну захист, вчені сформували десятки провокують зростання коктейлів, які могли б дати поштовх трансплантовані клітини. І ця стратегія, судячи з усього, спрацювала.

Ще в 2014 році Тушинський трансформував клітинишкіри здорового донора-людини, перетворив їх у клітини iPSC (індуковані плюрипотентні стовбурові клітини) і впровадив ці штучні стовбурові клітини в матрикс, що містить чинники зростання.

Після приміщення графтов двом пацюкам здвотижневими спинномозковими травмами, клітини людини визріли в нові нейрони і протягнули аксони в спинному мозку щурів. Але що дивно, вчені не побачили ніяких поліпшень функції, почасти через рубцювання на місці трансплантації.

«Ми намагаємося зробити все можливе, щоб визначити найкращий спосіб перенесення методів лікування за участю нейронних стовбурових клітин у пацієнтів з травмою спинного мозку», говорив Тушинський в той час.

Нова надія

Вірний своєму слову, Тушинський випробував свій протокол перенесення на мавпочок, які краще підходять в якості моделі для спинного мозку людини.

Команда врізалася в секцію спинного мозкумавпочки і через два тижні - достатній час, щоб пацієнти стабілізувалися - ввела стовбурові клітини людини в пошкоджені місця разом з факторами росту.

Чи не спрацювало. У перших чотирьох мавпочок введення навіть не зафіксувалися на місці.

«Якби ми спробували провести трансплантацію на людину без попереднього випробування на тваринах, був би значний ризик провалу клінічного випробування», говорить Тушинський.

Вчені швидко зрозуміли, що їм потрібно збільшитикількість важливого інгредієнту білка в своєму рецепті, щоб краще «приклеїти» трансплантат на місці. Команда також виявила проблеми з імуносупресією, хронометражем та хірургічною процедурою. Наприклад, їм довелося нахилити хірургічний стіл під час операції, щоб спинно-мозкова рідина не змила трансплантат. Крім того, мавпам потрібна висока доза імунодепресантів, щоб організм не атакував клітини людини.

За допомогою деяких примочок графти, кожен з яких містив близько 20 мільйонів стовбурових клітин людини, утримувалися на місці у решти п'яти мавп.

Результати були неймовірні. Уже через два місяці після пересадки вчені виявили вибух нових нейронних гілок. Стовбурові клітини на місці пошкодження розвинулися до зрілих нейронів, розвели до 150 000 аксонів, які простяглися по спинному мозку мавпочки.

Деякі з гілок пройшли на відстані 50міліметрів від місця графтов, приблизно на довжині двох спинно-мозкових фрагментів у людей. По дорозі вони встановили широкі зв'язки з непошкодженими клітинами мавп.

Що ще більш круто, власні аксони мавптакож сформували синапси з нейронних графтов людини, утворюючи взаємні зв'язки. Ці зв'язки вкрай важливі для вільних рухів рук у людей і це одне з перших яскравих свідчень того, що трансплантовані стовбурові клітини можуть формувати подібні схеми.

Через дев'ять місяців нові нейронні зв'язкидопомогли мавпам з ушкодженнями повернути руху в їх кінцівки, так що ті змогли вистачати м'які об'єкти (наприклад, апельсини). І навпаки, мавпочки з поганими графтов погано контролювали точні рухи в долонях і пальцях - могли тільки штовхати апельсин.

Результати можуть здатися не дуже вражаючими, але автори кажуть, що дев'ять місяців - це мить для функціонального відновлення.

«Графтов і нові схеми, частиною яких вони були, ще визрівали до кінця наших спостережень, тому відновлення може продовжитися», говорить автор дослідження доктор Ефрон Розенцвейг.

Хот функціональні поліпшення були лишечастковими, доктор Грегуар куртини з Швейцарського федерального технологічного інституту (EPFL) в Женеві називає дослідження «віхою в регенеративної медицини».

«І це не дивно, якщо врахувати, щофункціональна інтеграція нових клітин і з'єднань в роботі нервової системи потребує часу і конкретних реабілітаційних процедур », говорить він, додаючи, що дослідження пропонує цінну інформацію для потенційного дослідження людиною.

З ним згоден і доктор Стів Голдман з Рочестерського університету:

«Це великий стрибок від гризунів до примату. Це героїчне дослідження, якщо вже на те пішло ».

Для Тушинского ж робота тільки починається. По-перше, не всі стовбурові клітини створені однаковими, і його команда намагається визначити, які з них найбільш ефективні у відновленні функції.

З іншого боку, він також вивчає додатковіспособи подальшого підвищення функціональності регенерованих нейронів, так що їх аксони зможуть поширюватися через пошкоджену ділянку і повністю замінювати ті, що були втрачені в ході травми.

«Поки занадто рано переходити до людей», застерігає він, оскільки необхідні додаткові випробування. І це терпіння окупиться сповна.