Стволовые клетки человека помогли обезьянам восстановиться после травмы спинного мозга

Аксон макаки, расположенный возле места имплантации стволовых клеток

Ephron S Rosenzweig et al / Nature Medicine 2018

Ученые добились частичного восстановления подвижности конечностей у обезьян с повреждением спинного мозга. В статье, опубликованной в Nature Medicine, авторы поясняют, что восстановления удалось добиться при помощи имплантации человеческих клеток-предшественников нейронов в место повреждения. После того, как клетки прижились, в месте ранения начался интенсивный рост аксонов и образование новых синапсов, что и стало причиной улучшения моторных функций животных. Следующим этапом исследования должна стать экспериментальная терапия пациентов.

Полное восстановление спинного мозга после травмы считается практически невозможным, так как для этого нейронам нужно заново отрастить аксоны – длинные отростки, по которым импульсы передаются к другим нервным клеткам. Этому процессу препятствует как отсутствие специальных ростовых факторов – нейротрофинов, так и подавление роста отростков соединительнотканным внеклеточным матриксом (рубцовой тканью, образующейся на месте повреждения).

В современной медицине известны случаи, когда комплексная терапия, включающая, например, электростимуляцию при помощи имплантированных электродов или тренировки с использованием специального нейроинтерфейса в комплексе с экзоскелетом помогали парализованным после травмы спинного мозга пациентам частично восстановить чувствительность и подвижность конечностей и даже самостоятельно стоять. Однако механизм, лежащий в основе этих случаев, неизвестен. Медики предполагают, что пациенты скорее научились пользоваться оставшимися нервными волокнами, а не отрастили новые.

Для терапии повреждений спинного мозга ученые ранее предлагали использовать стволовые клетки. Действительно, проще ввести в место повреждения новые клетки, которые разовьются во взрослые нейроны с отростками, чем заставить «старые» клетки заново отращивать аксоны. Исследователи и хирурги из отдела нейронаук университета Калифорнии (США) давно разрабатывали технологию восстановления спинного мозга на крысах при помощи частично дифференцированных клеток-предшественников нейронов, и добились определенных успехов. В новой работе ученые представили результаты эксперимента на обезьянах, который можно считать доклиническими испытаниями перед началом экспериментальной терапии людей.

В эксперименте участвовало девять взрослых самцов макаки-резуса, которым повредили спинной мозг в шейном отделе. Две недели животные восстанавливались после травмы, а после этого им имплантировали в место повреждения 20 миллионов стволовых клеток.

Клетки-предшественники нервной ткани, используемые в эксперименте, были получены из восьминедельного человеческого эмбрионального спинного мозга и поддерживались в лаборатории в виде клеточной линии. Кроме того, клетки экспрессировали зеленый флуоресцентный белок, чтобы за ними было удобно следить в организме подопытных животных. Имплантация сопровождалась добавлением к клеткам коктейля ростовых факторов. Животным после операции вводили препараты, подавляющие иммунитет, чтобы предотвратить отторжение чужеродных клеток.

У пяти из девяти животных клетки прижились и поспособствовали затягиванию раны в течение нескольких месяцев. В это время исследователи наблюдали экспрессию маркеров дифференцировки клеток во «взрослые» нейроны и вспомогательный клетки нейроглии. Что самое важное, через несколько месяцев после имплантации в месте повреждения наблюдался рост аксонов и образование новых синапсов (контактов между нейронами) с «хозяйскими» нейронами. Всего исследователи наблюдали сотни тысяч новых отростков.

Подвижность конечностей макак, нарушенная повреждением, в течение нескольких месяцев также частично восстановилась. Моторные функции конечностей оценивали по 25 критериям, и по большинству из них у тех обезьян, у которых прижились имплантированные клетки, наблюдалось видимое улучшение, которое со временем продолжалось. Полного восстановления исследователи не наблюдали ни в одном случае, однако, авторы отмечают, что процесс прорастания аксонов и формирования связей и нервных цепочек занимает длительное время, а подопытные животные наблюдались в течение максимум девяти месяцев.

Китайские ученые заявляли ранее, что им удалось восстановить разорванный спинной мозг крысы при помощи полиэтиленгликоля. Тем не менее, в этой работе авторы не предоставили доказательств полного перерезания спинного мозга, и не следили за судьбой аксонов в ходе восстановления животных, так что механизм действия полиэтиленгликоля остается неизвестным. Работа калифорнийских ученых в этом смысле заслуживает куда большего доверия.

Дарья Спасская

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.