Трансплантаты стволовых клеток создают функциональные связи при травмах позвоночника у мышей

Раскрашенная электронная сканирующая микрофотография культивируемого нейрона человека. Фото: Томас Диринк, Национальный центр микроскопии и визуализации Калифорнийского университета в Сан-Диего

Исследование, опубликованное в Cell Stem Cell, продемонстрировало, что имплантированные нейронные стволовые клетки могут образовывать связи не только между собой, но и с собственной нейронной сетью хозяина у мышей.

Восстановление функций после травм спинного мозга оказалось одной из важнейших задач современной медицины. В последние годы были сделаны улучшения, включая успешную попытку использовать имплант, который «считывает» сигналы мозга пациента и переводит их в движение экзоскелета, но, возможно, наиболее многообещающими были трансплантаты стволовых клеток.

Исследователи из  Медицинской школы Сан-Диего Калифорнийского университета использовали нервные стволовые клетки, чтобы «залатать» поврежденный спинной мозг мышей. Затем они использовали специальный метод, называемый визуализацией кальция, чтобы проследить за развитием новых стволовых клеток по мере их интеграции в нервную систему хозяина. После того, как клетки были доставлены к месту травмы, стволовые клетки образовали связи между собой, которые могли активироваться сигналами от хозяина. Стимулы от головного мозга даже вызывали реакции в нейронах ниже места повреждения.

Это первый раз, когда исследователи подтвердили связь между имплантированными клетками и клетками-хозяевами, и могут проложить путь для лечения трансплантата стволовыми клетками в будущем. Предыдущие исследования только продемонстрировали, что некоторая функция может быть восстановлена ​​у животных с травмой спинного мозга, но никогда не подтверждалось, что функциональные связи устанавливаются имплантированными стволовыми клетками.

«Нейроны трансплантата распространяют большое количество аксонов в спинной мозг, но мы понятия не имели, какой вид активности на самом деле происходит внутри самого трансплантата», — сказал в заявлении автор исследования Стивен Сето. 

Все это стало возможным благодаря недавним достижениям в области методов визуализации кальция, которые позволили исследователям записывать сигналы между нервными клетками. Кальций является неотъемлемой частью того, как мозг общается через нейроны, поэтому, отслеживая уровни кальция в клетках, они могут отображать связи, создаваемые привитыми стволовыми клетками, с нейронами хозяина. Чтобы стимулировать и записывать нейроны, ученые использовали метод, называемый оптогенетикой, который использует свет (а не электричество) для активации или подавления определенных популяций нейронов. 

К ограничениям исследования относятся измерения, которые не проводились. Сето и его коллеги предполагают, что другие входные данные, а не только входящие в кортикоспинальную систему (путь, ведущий от головного мозга к двигательным нейронам в спинном мозге), также могут играть роль в формировании реакции трансплантатов на стимулы. Исследователи надеются продвинуть трансплантационную терапию вперед в надежде помочь пациентам с травмами спинного мозга. Их новые исследования будут сосредоточены на расширении применения трансплантатов стволовых клеток и стимулировании создания новых связей с помощью электрической стимуляции. 

«Хотя до идеального сочетания стволовых клеток, стимуляции, реабилитации и других вмешательств могут потребоваться годы, пациенты живут с травмой спинного мозга прямо сейчас», — сказал профессор нейробиологии и соавтор исследования Марк Х. Тушински. «Поэтому в настоящее время мы работаем с регулирующими органами над тем, чтобы как можно скорее перенести наш подход к трансплантации стволовых клеток в клинические испытания. Если все пойдет хорошо, мы сможем получить терапию в течение десятилетия».

DOI: 10.1016/j.stem.2020.07.007

Вас также может заинтересовать: Хирурги пересаживают нервы парализованным, чтобы они могли двигать руками