Naukowcy potrafią naprawiać uszkodzone obszary mózgu za pomocą precyzyjnych przeszczepów niewielkiej liczby wyselekcjonowanych neuronów.

Badania prowadził neurobiolog z warszawskiego Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego PAN dr Artur Czupryn w USA w Harwardzkiej Akademii Medycznej oraz Massachusetts General Hospital.

Razem z amerykańskimi naukowcami prowadził doświadczenia na myszach cierpiących na chorobliwą otyłość mającą podłoże genetyczne. Dzięki naprawieniu niesprawnych obszarów w mysich mózgach, zwierzęta schudły. Umieszczenie w obrębie tzw. podwzgórza zdrowych komórek nerwowych pobranych od mysich zarodków pozwoliło naukowcom dokładnie prześledzić procesy naprawcze w mózgu. Okazało się, że wszczepione komórki dobrze się przyjmują, naprawiają uszkodzone przez chorobę genetyczną połączenia i normalizują przemianę materii.

Cały projekt opisany w "Science" nie miał jednak na celu opracowania kolejnej metody na zrzucenie zbędnych kilogramów. Podwzgórze to bardzo ważny i skomplikowany obszar mózgu. Odpowiada między innymi za regulację łaknienia, metabolizmu i temperatury ciała, związany jest z seksem i agresją. Potencjalne zastosowania nowej terapii mogą obejmować leczenie uszkodzeń rdzenia kręgowego, autyzmu, epilepsji, chorób Parkinsona, Huntigtona czy ALS.

Naprawić błędu w mózgu

Harvardzkie Laboratorium Macklisa pracuje nad transplantacją neuronów do chorych lub uszkodzonych mózgów od wielu lat. Dotychczasowe badania pozostawiały wątpliwości, co dokładnie dzieje się z przeszczepianymi komórkami czy faktycznie łatają sieć połączeń mózgowych w przewidziany sposób. Stąd pomysł na eksperyment z otyłymi myszami.

Zadaniem dr. Artura Czupryna i współpracującej z nim dr Maggie Chen była transplantacja neuronów, a następnie obserwacja ich rozwoju i integracji. Komórki w odpowiednim stadium rozwoju należało umieścić bardzo precyzyjnie w określonej części podwzgórza. Praca wymagała ogromnej precyzji, bo należało celnie wprowadzić neurony w interesujący nas fragment podwzgórza. Ponadto, zdrowe niedojrzałe neurony pobieraliśmy z mysich zarodków, gdzie rozwijające się podwzgórze jest mikroskopijnej wielkości. Do przeszczepów używaliśmy swoistego „mikroskopu ultrasonograficznego" ultrasonografu o dużej rozdzielczości , znacznie wyższej niż USG używane w szpitalach. Mogliśmy więc obserwować mysie mózgi bardzo dokładnie i przeprowadzić transplantację komórek prawie bezinwazyjnie. Mikropipeta, której używaliśmy, miała grubość zaledwie trzy-cztery razy większą od rozmiarów pojedynczego neuronu - opowiada badacz.

Na chorobę psychiczną - przeszczep

Ponieważ przeszczepione neurony pochodziły od myszy transgenicznych i były znakowane białkiem fluoryzującym pod mikroskopem na zielono, można je było łatwo zlokalizować podczas oceny efektów eksperymentu. Naukowcy przebadali więc naprawiane mózgi bardzo dokładnie i uzyskali potwierdzenie sukcesu prowadzonych przeszczepów. Zwłaszcza, że leczone gryzonie wyszczuplały, a ich metabolizm zaczął wracać do normalnego poziomu.

Znamy dwa obszary mózgu, w których cały czas, również u dorosłych osobników i na dużą skalę zachodzi tzw. neurogeneza, czyli powstawanie nowych neuronów.

Badania te oznaczają nowe ekscytujące możliwości w stosowaniu podobnych technik do leczenia chorób neurologicznych i psychicznych. Doświadczenia te otwierają duże możliwości. Przede wszystkim wiemy już, że dzięki wprowadzeniu małej liczby komórek możemy uzupełniać niedobory neuronów w uszkodzonym mózgu, a poprzez przywrócenie brakujących funkcji mózgu mamy pewność, że te przeszczepione neurony są aktywne .Jednak droga do zastosowania tej technologii u ludzi jest jeszcze długa.

Polski naukowiec wyjaśnia, że eksperymentowano już z odbudową uszkodzeń mózgu np. z użyciem komórek macierzystych, które w mózgu miały przekształcić się w neurony. Najczęściej prowadziło to jednak do niekontrolowanych przekształceń tych komórek i procesów nowotworzenia. Czasami więc eksperymentalna terapia kończyła się guzem mózgu. Nieźle zapowiadają się badania nad wszczepianiem komórek macierzystych, które są już na drodze przeobrażania się w komórki nerwowe. Praca dr. Czupryna i współpracowników dostarcza bardzo precyzyjnej technologii, w której mamy do czynienia z młodymi zdrowymi neuronami, które po przeszczepieniu specjalizują się i działają dokładnie tak, jak tego oczekujemy.

Zdaniem polskiego badacza, najbardziej obiecujące potencjalne zastosowania opisanej w "Science" terapii to leczenie uszkodzeń rdzenia kręgowego albo choroby Parkinsona tj. schorzeń, w których medycyna już dość dobrze wie, co trzeba załatać.

Źródło:

„Science”

„Nature”

Oprac. Magdalena Jóźwicka