Впервые исследователи предложили пересадить двигательные нейроны спинного мозга, полученные из эмбриональных стволовых клеток, для соединения с мышцами и частичного восстановления функций парализованных животных. Исследование предполагает, что аналогичные методы могут быть полезны для лечения таких заболеваний, как травма спинного мозга, поперечный миелит, боковой амиотрофический склероз (БАС) и мышечная атрофия позвоночника. Исследование частично финансировалось Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта NIH (NINDS).
Исследователи во главе с Дугласом Керром, М.D., Ph.D., из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса, использовали комбинацию трансплантированных мотонейронов, химических веществ, способных преодолевать сигналы, подавляющие рост аксонов, и фактора роста нервов для привлечения аксонов к мышцам. Отчет опубликован в июльском выпуске журнала Annals of Neurology за 2006 год.
"Эта работа является значительным достижением, которое может помочь нам понять, как стволовые клетки можно использовать для лечения травм и болезней, и начать выполнять свои большие обещания. Успешная демонстрация функционального восстановления – доказательство принципа и важный шаг вперед. Однако мы должны помнить, что нам еще предстоит пройти большой путь," говорит Элиас А. Зерхуни, директор Национального института здоровья.
"Это исследование дает «рецепт» использования стволовых клеток для восстановления связи нервной системы," говорит доктор. Керр. "Это порождает представление о том, что в конечном итоге мы можем добиться этого на людях, хотя нам еще предстоит пройти долгий путь."
В своем исследовании доктор. Керр и его коллеги культивировали эмбриональные стволовые клетки мышей с химическими веществами, которые заставляли их дифференцироваться в двигательные нейроны. Непосредственно перед трансплантацией в питательную среду добавили три фактора роста нервов. Большинство клеток также культивировали с веществом под названием дибутирл цАМФ (dbcAMP), которое помогает преодолеть сигналы, подавляющие аксоны, от миелина, вещества, изолирующего нервные волокна в спинном мозге.
Клетки трансплантировали восьми группам парализованных крыс. Каждая группа получала разную комбинацию лечения. Некоторым группам делали инъекции препарата ролипрам под кожу до и после трансплантации. Ролипрам, препарат, одобренный для лечения депрессии, помогает противодействовать сигналам миелина, подавляющим аксоны. Некоторым животным также была проведена трансплантация нервных стволовых клеток, секретирующих фактор роста нервов GDNF, в седалищный нерв (седалищный нерв проходит от позвоночника вниз по задней части задней ноги). GDNF заставляет аксоны расти к нему.
Через три месяца после трансплантации исследователи осмотрели крыс на предмет признаков того, что нейроны, полученные из стволовых клеток, выжили и интегрировались в нервную систему. У крыс, получивших полный коктейль лечения – трансплантированные двигательные нейроны, ролипрам, dbcAMP и GDNF-секретирующие нейральные стволовые клетки в седалищном нерве – было несколько сотен аксонов, полученных из трансплантата, простирающихся в периферическую нервную систему, больше, чем в любой другой. группа. Аксоны у этих животных доходили до икроножной мышцы голени и образовывали с ней функциональные связи, называемые синапсами. У крыс наблюдалось увеличение количества функционирующих мотонейронов и примерно 50-процентное улучшение силы захвата задних конечностей к 4 месяцам после трансплантации. Напротив, ни у одной из крыс, получавших другие комбинации лечения, не восстановилась утраченная функция.
"Мы обнаружили, что нам нужна комбинация всех процедур для восстановления функции," Доктор. Керр говорит.
Последующие эксперименты с обработкой GDNF только на одной стороне тела показали, что через 6 месяцев после лечения 75 процентов крыс, получавших полную комбинацию обработок, восстановили способность переносить вес на обработанные GDNF конечности и предпринимать шаги и оттолкнуться ногой с той стороны тела.
"Это исследование представляет собой значительный прогресс," говорит Дэвид Оуэнс, доктор философии.D., директор программы NINDS за грант, профинансировавший работу. "Это объединение исследований эмбриональных стволовых клеток с другими областями исследований, которые мы финансировали, включая работу, в которой используются комбинированные методы лечения, такие как ролипрам и dbcAMP, факторы роста и клетки для облегчения восстановления поврежденного спинного мозга."
Предыдущие исследования показали, что стволовые клетки могут останавливать дегенерацию спинномозговых мотонейронов и восстанавливать функции у животных с повреждением спинного мозга или БАС. Однако это исследование является первым, показывающим, что трансплантированные нейроны могут образовывать функциональные связи с нервной системой взрослых млекопитающих, говорят исследователи. Они использовали как электрофизиологические, так и поведенческие исследования, чтобы убедиться, что выздоровление произошло благодаря связям между периферической нервной системой и пересаженными нейронами.
"Ранее мы показали, что стволовые клетки могут защищать нейроны из группы риска, но при продолжающихся нейродегенеративных заболеваниях для этого остается очень мало времени. После этого уже нечего защищать," говорит доктор. Керр. "Чтобы преодолеть потерю функции, нам нужно фактически заменить потерянные нейроны."
Хотя эти результаты являются многообещающими, еще предстоит проделать большую работу, прежде чем аналогичная стратегия может быть опробована на людях. Керр говорит. Терапия должна быть сначала протестирована на более крупных животных, чтобы определить, могут ли нервы повторно соединяться на больших расстояниях, и убедиться, что лечение безопасно. В настоящее время не существует модели дегенерации двигательных нейронов на крупных животных, поэтому д-р. Группа Керра работает над созданием модели свиньи. Исследователям также необходимо протестировать эмбриональные стволовые клетки человека, чтобы узнать, будут ли они работать так же, как клетки мыши. Лишь недавно стало возможным выращивать мотонейроны из человеческих эмбриональных стволовых клеток. Керр добавляет. Однако, если будущие исследования пойдут хорошо, этот тип терапии может в конечном итоге оказаться полезным при спинальной мышечной атрофии, БАС и других заболеваниях двигательных нейронов.
Образец цитирования: Deshpande D, Kim YS, Martinez T, Carmen J, Dike S, Shats I, Rubin L, Drummond J, Krishnan C, Hoke A, Maragakis N, Shefner J, Rothstein J, Kerr D. "Восстановление после паралича взрослых крыс с использованием эмбриональных стволовых клеток." Анналы неврологии, июль 2006 г., т. 60, Нет. 1, стр. 22–34.
Источник: NIH / Национальный институт неврологических расстройств и инсульта