Ремонтні набори для мозку

З моменту останнього серцевого нападу пам'ять Джоржа значно погіршилася. Спілкувався чи він з онуками останнім часом? Дзвонив чи хто - то тільки що? Він не може згадати. Під час серцевого нападу запас кисню в мозку зменшився і деякі клітини були пошкоджені. Остаточно, непоправно пошкоджені.

непоправне? Під Принаймні так йому сказали.

Тепер, однак, кілька сотень щурів середнього віку свідчать, що в один прекрасний день все може змінитися. Вони також перенесли серцеві напади і, як результат, у них погіршилася пам'ять, але група вчених з Інституту Психіатрії в Лондоні инъецировали їм генетично змінені клітини мозку від дуже молодих ембріонів мишей та щури повернули собі частину своєї пам'яті.

Инъецированные клітини мігрували до області пошкодження, приймали форму тих клітин мозку, які були пошкоджені і починали виконувати їхню роботу.

"Наші клітини воліють уражені області. Вони уникають непошкоджених частин, "говорить Jeffrey Gray старший учасник дослідницької групи. "Чому це так, я не можу пояснити," - заявив він на маленькому приватному семінарі для дослідників, які працюють на корпорації і в університетах, що проходив в Оксфорді в січні, - "але це виглядає дуже багатообіцяюче. "

Заплатки на мозок

Справді, багатообіцяюче. Якщо пересаджені ембріональні клітини миші насправді можуть визначити, де мозок потребує ремонту, а де ні, ця нова техніка може відкрити широкі перспективи не тільки для нейроремонта людини, а й для нейроподдержкі. Навіщо чекати з ін'єкцією помічають клітин до тих пір, поки хвороба Альцгеймера розквітне. Навіщо чекати поки пам'ять буде абсолютно разразрушена процесом старіння? Якщо те, про що. повідомила група правда, пересаджені ембріональні клітини зможуть виявити і залатати дефект мозку будь-якої давності - байдуже, чи знаєте Ви про нього, чи ні.

Ідея заміщення старих, пошкоджених клітин мозку накладками з нових не оригінальна. У самому справі, перший пересадки трансплантантів від одного дорослої тварини до іншого були виконані ще в 1890 році. Але для людини операції не стали прийнятними до 1990 року, поки група під керівництвом Anders Bjorklund в Лундські університеті в Швеції не продемонструвала, що можна полегшити найбільш тяжкі прояви хвороби Паркінсона шляхом пересадки мозкової тканини від абортованих людських зародків. З того часу сотні пацієнтів, страждають паркінсонізмом, отримали трансплантат тканин зародків, що призводило іноді до вражаючих результатів.

За деякими причин ця техніка має ряд обмежень. Для кожної операції необхідно 6-7 недавно абортованих зародків. Клітини зародка повинні бути вилучені в строго певний момент свого розвитку - саме в той час, коли вони диференціюються в той тип клітин, який вони повинні замістити. Якщо поспішити, вони не зможуть стати необхідним типом клітин, якщо спізнитися, Ви ризикуєте пошкодити розвиваються аксони під час пересадки.

Все чудово при хворобі Паркінcона, оскільки клітини, необхідні для трансплантації, починають диференціюватися приблизно до 6 - 7 тижні, що збігається зі звичайними термінами переривання вагітності у жінок. А от клітини гіппокампу, необхідні Джоржу для відновлення пам'яті, не починають спеціалізацію до кінця першого триместру розвитку, в цей час аборти більш рідкісні. Крім того, що до трансплантат тканини зародка, клітини повинні бути взяті з того самого ділянки мозку ембріона, який хірурги збираються заміщати у пацієнта - а це нелегка завдання.

Подібно до багатьох подібним технікам, розробленим в різних частинах планети, одна, розроблена Gray і його колегами John Sinden, Helen Hodges дає можливість уникнути всіх перерахованих вище проблем, оскільки використовує культуру тканини, вирощену в пробірці, а не клітини, отримані від абортовану зародка. Група Інституту Психіатрії лідирує серед дослідників, просуваються в цьому напрямку, оскільки вони показали за допомогою поведінкових тестів у щурів, що вирощені в лабораторії клітини насправді відновлюють втрачені функції пам'яті.

Команда початку працювати з дуже специфічними гризуном, "безсмертної мишею", створеним у співпрацює лабораторії Інституту Досліджень Рака імені Людвіга в Лондоні. Безсмертна миша генетично змінена таким чином, що кожна з її клітин містить ген, який керує поділом клітин, при чому цей ген чутливий до температури і гамма - інтерферону, протеїну, регулює ріст тканини.

При температурі тіла цей ген працює. Але коли клітини безсмертної миші поміщаються в колбу для вирощування культури тканини при температурі 33 ° С з додаванням інтерферону, цей ген активізується і клітини продовжують ділитися, ігноруючи сигнали, які зазвичай наказують їм померти після декількох циклів ділення. Клітини безсмертної миші, вирощені в пробірці, припиняють поділ, якщо температуру підняти до 37 ° С. Gray, Sinden, Hodges знають зі своїх експериментів, результати яких поки що не оприлюднені, що клітини, взяті з гіппокампу ембріонів безсмертної мишки на дуже ранньому етапі розвитку, мають більше екстраординарними властивостями, ніж втрата здатності до поділу.

Як тільки вони починають отримувати необхідні фактори росту - протеїни, які сприяють зростанню клітин - вони починають спеціалізацію, трансформуючись у що завгодно від нейронів до глії, що підтримує тканини мозку. На відміну від поліпотентної стовбурових клітин, у дорослих тварин нервові клітини не здатні до поділу і трансформації в нові типи клітин навіть у присутності факторів росту.

Дослідники намагаються з'ясувати, чи можна використовувати здатність стовбурових клітин створювати різні види тканин для виправлення ушкоджень мозку і порушень функції пам'яті, на які страждає близько 10% перенесли серцеві напади. Вони використовують техніку, відому як "Оклюзія чотирьох судин" для викликання 15-ти хвилинного серцевого нападу у звичайних, лабораторних щурів. Тварини виживають, але їх пам'ять погіршується і вони дуже погано справлялися зі стандартними тестами, такими, наприклад, як пригадування местарасположенія платформи, зануреного в каламутну воду. Посмертне дослідження таких перенесли серцевий напад щурів показало, що клітини області CAI в гіпокампі були знищені - ті самі клітини, які пошкоджуються при серцевих нападах у людини. Через два тижні після серцевого нападу Gray, Sinden, Hodges вводили стовбурові клітини безсмертної миші в мозок щурів. Коли через 6 тижнів були проведені тести, ці щури виконували їх практично також як здорові з контрольної групи.

Наступні роботи, проведені на мавпах, показали, що навіть через 4 місяці після пошкодження області CAI, ін'єкція змінених генетично мишачих стовбурових клітин ліквідує дефект. Трансплантація від одного виду до іншого можлива, оскільки стовбурові клітини не викликають імунної відповіді у реципієнта. Ніхто не може точно пояснити, чому, можливо, це обумовлено тим, що комбінована дія імунної системи не так чітко виражена в мозку, а у стовбурових клітин на поверхні відсутні протеїни, які діють на імунні клітини як червоний прапор.

Реставраційні роботи

Найбільш чудово і багатообіцяюче для медичної науки, те, яким чином инъецированные клітини виконують реставраційні роботи в мозку тварини. По-перше, навіть у дорослих тварин, давно втратили здатність до зростання нових нервових клітин, инъецированные стовбурові, клітини перетворюються на дуже спеціалізовані CAI клітини. По-друге, створюється враження, що клітини знають, куди рухатися. Дослідники инъецировали клітини поруч з місцем пошкодження, але не настільки близько щоб посилити дефект.

Виявилося, що висока точність і не потрібна, оскільки клітини самі мігрують, у щурів на 3 міліметра, а в мавп на 8 міліметрів, в гонитві за дефектом. Причому деякі з цих дефектів, як натякнув Gray в Оксфорді, не були передбачуваної мішенню для трансплантат. Gray говорить: "Вони приходили в місце пошкодження і осідали там ". У колишніх експериментах, коли дослідники трансплантували вже спеціалізовані CAI клітини зародка щурам з дефектом CAI області, клітини залишалися там, куди вони були поміщені і формували окрему масу, що покриває пошкоджену зону.

Міграція клітин в зону пошкодження була "великим сюрпризом", але не повної несподіванкою, як вважає інший член інститутській групи Helen Pilcher. "Стовбурові клітини володіють вродженою здатністю до міграції," зазначає вона. Врешті-решт, вражаюче зростання розмірів мозку в ході його розвитку і ускладнення його структури є переважно результатом роботи стовбурових клітин, які діляться і мігрують на нові позиції перш, ніж у кінцевому підсумку вони придбають спеціалізацію, необхідну для виконання своєї постійної завдання.

Усі наявні дані свідчать, що мозок, що розвивається володіє дуже добре налагодженої системою хімічних маркерів, що вказують стовбурових клітин шлях. Але яким чином клітини дізнаються куди рухатися у вже розвиненому, дорослому мозку? "Можливо, пошкоджений мозок посилає сигнали типу" іди сюди ", говорить Pilcher. Наприклад, пошкоджені клітини мозку виділяють велику кількість різних факторів зростання, хто ніби то служать маяками.

Коли клітина знайшла свою мішень, локальне оточення, локальні фактори росту роблять все можливе для забезпечення процесу перетворення цієї клітини в необхідну в даному місці спеціалізовану клітину мозку. Принаймні одна лабораторія Evan Snyders'a в Гарвардської медичної школи в Бостоні вже показала, що стовбурові клітини мозку ембріона миші спеціалізуються і виробляють як нейрони так і клітини глії, коли їх ін'еціруют в мозок новонародженої миші.

Але у новонародженої миші мозок ще розвивається. Команда Інституту Психіатрії показала, що стовбурові клітини ведуть себе таким же чином в розвиненому мозку тварин середнього віку або літніх людей. "Можливо, пошкодження саме по собі це ситуація, що нагадує розвиток мозку, "говорить Sinden." Це може призвести до цікавих результатів, не описаним раніше ".

Група з Інституту Психіатрії ретельно шукала, але не виявила ніяких ознак онкологічних захворювань ні у щурів, ні в мавп. "Ми ніколи не зустрічали пухлинних утворень у наших тварин ", каже Gray. Інші дослідження показують, що ген безсмертної миші вимикається як тільки клітини потрапляють в мозок тварини. Ці дані дуже важливі, оскільки нова техніка несе в собі, принаймні теоретично, ризик того що генетично змінені клітини будуть продовжувати ділитися не дивлячись на високу температуру в мозку пацієнта.

Гігантський стрибок

З того, що я побачив в їх роботі найбільше вражають поведінкові дослідження, " говорить Samuel Weiss нейробіолог з Університету Калгарі, який стежить за успіхами команди з Лондона. Але він попереджає, "ключове питання, може Чи та ж технологія застосовуватися у людини ... Існують величезні відмінності між мишею і людиною. "

Однак, гонка триває. У липні минулого року отримавши підтримку в 250 000 фунтів стерлінгів від Chris'a Evans'a, біотехнологічного ентузіаста з Уельсу, Gray, Sinden і Hodges заснували компанію "ReNeuron", завдання якої продовження досліджень. У січні інвестиційна компанія Evans'a "Merlin Fund "виділила додаткових 5 000 000 фунтів. Команда оформила патент на свою розробку "поліпотентної нейроепітеліальних клітин" - і, що більш важливо, на використання подібних клітин людини для лікування ушкоджень мозку, що викликаються такого роду хворобами як "травматичне ушкодження мозку, інсульт, перинатальна ішемія, включаючи церебральний параліч, хвороба Альцгеймера ... хвороба Крейпфельда - Якоба ..."

В даний час група намагається ідентифікувати генерацію клітин мозку людини від 7-12 денного ембріона, які будуть рости в пробірці і мати здатність перетворюватися на різні види клітин. Як тільки вчені зможуть це зробити, вони планують впровадити в стовбурові клітини температурно - чутливий ген. Додаткова чутливість до гамма інтерферону, яку мають клітини безсмертної миші, можливо, не потрібна, вважає Sinden. Врешті-решт вони перевірять генетично змінені стовбурові клітини людини на щурах і мавп, а потім спробують використовувати їх у людини.

Якщо з будь -- то причини виявиться неможливим виростити, генетично змінити або ефективно використовувати трансплантат з людських стовбурових клітин, у команди є запасний план. Відомо, що мишачі клітини працюють у мавп, можливо, вони будуть працювати і у людей, говорить Sinden. Який би тип стовбурових клітин ні використовувався для трансплантапіі людині, якщо Gray, Sinden, Hodges зможуть створити працюючу технологію, людські ембріони для таких щеплень більше не знадобляться.

Тим часом кілька інших колективів також прагнуть розробити техніку трансплантації людських стовбурових клітин. "Ми вважаємо, що нам вдалося ідентифікувати деякі стовбурові клітини людини, "говорить Snyder, який займається проблемою використання клітин для лікування ушкоджень спинного мозку і таких спадкових захворювань як хвороба Тay-Sachs. Його група і два інших, що працюють з людськими стовбуровими клітинами, один під керівництвом Angel Veskovi в Університеті Калгарі в Альберті і під керівництвом Ron'a mckay з Національного Інституту Здоров'я під Вашингтоном збираються опублікувати результати своїх досліджень протягом найближчих місяців.

Практично всі фахівці в даній області згодні з тим, що спроби використовувати стовбурові клітини людини для лагодження мозку людини швидше за все будуть вироблені в Протягом найближчих 5 років. "Ми на порозі цієї події" говорить Weiss. Інститутська команда вважає, що їх першим об'єктом буде гостре пошкодження мозку, наприклад при отруєнні carbon monooxide/окисом вуглецю/або в результаті серцевого нападу, а також дегенеративні захворювання, наприклад хвороба Huntington'a. Однак, якщо клітини дійсно знаходять області поразки, чи зможуть вони працювати також точно при обширних ураженнях мозку, викликаних, наприклад, інсультом? Кисневою недостатністю в пологах? Або при інтелектуальному зниженні внаслідок природного старіння?

"На даному етапі досліджень ", каже Gray, ми не можемо підключити ніяких варіантів ". Sinden з ним згоден, але вважає, що пріоритетом мають бути важкі травми і і захворювання і саме на них слід зосередитися.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://medicinform.net/