Они объясняют, как стволовые клетки учатся достигать мозга для лечения инсульта

Уже давно проводятся исследования по использованию терапии стволовыми клетками для повышения способности мозга восстанавливать повреждения, вызванные сотрясением мозга или инсультом.

До сих пор этим методам лечения препятствовали изменения в мозге из-за травмы, а также трудности с интеграцией регенерированных клеток в существующие цепи мозга и восстановлением таких функций, как сохранение памяти или двигательные навыки.

Команда Медицинский институт Сэнфорда Бернэма Пребиса и Медицинский факультет Национального университета Дьюка, Сингапур (НУС) теперь публикует работу в журнале ‘Клетка Стволовая клетка‘результаты терапии, полученной из стволовых клеток человека.

При трансплантации мышам клетки созревали, интегрировались в существующие цепи и восстанавливали свои функции. Отслеживая клетки и секвенируя образцы экспрессии их генов, исследователи также выяснили, как трансплантированные клетки находят свою судьбу и устанавливают связи с нервной системой.

Первой проблемой, стоящей перед многообещающими методами регенеративной медицины при инсульте и других формах повреждения головного мозга, является отсутствие благоприятной средыобъясняют исследователи.

Таким образом, в то время как развивающийся мозг является гостеприимным и поучительным местом для стволовых клеток, которые формируют нейроны и соединяют цепи нервной системы, терапевтические клетки, прибывающие после инсульта, встречают больше враждебности, чем гостеприимства.

«Во взрослом мозге после инсульта наблюдается образование кисты, полость, заполненная всевозможными воспалительными молекулами«Это похоже на то, как будто терапевтические клетки плавают в опасном болоте, полном опасностей», — говорит Су-Чун Чжан, директор и профессор Центра неврологических заболеваний в Сэнфорде Бернем Пребис.

«Если этого было недостаточно, рубцовая ткань окружает полость, чтобы защитить мозг от дальнейшего повреждения, но также образует барьер против любой возможной регенерации».

клеточный трансплантат

Некоторые специалисты по клеточной терапии пытаются привить новые клетки рядом с поврежденным участком мозга, где им легче выжить и расти.

Цель состоит в том, чтобы со временем восстановить цепи, избегая при этом поврежденных участков. Чжан считает, что эту травму необходимо исцелить, а не избегать, чтобы осознать потенциальную пользу регенеративной медицины.

«После инсульта Поврежденное поражение обычно очень велико и представляет собой огромную проблему для усилий по восстановлению соединения. функционально головной мозг со стволом мозга и спинным мозгом.

Чжан и его команда попытались удовлетворить эту потребность, разработав метод, способствующий выживанию терапевтических клеток, трансплантированных непосредственно во враждебную среду полости инсульта.

Используя комбинацию низкомолекулярных препаратов и структурных белков, ученые обнаружили, что трансплантированные клетки способны выживать и расти, занимая поврежденную область.

«Как только пересаженные клетки смогут выжить и стать нейронами, мы начнем задаваться вопросом: Эти нейроны могут проходить через рубцовую ткань и развивать функциональные нервы, создавая новые связи. и восстановление прерванных цепей», — говорит Чжан.

Хотя исследователи показали, что можно трансплантировать клетки и выращивать новые нейроны, они знали, что от этого будет мало пользы, если не будут установлены правильные связи.

¿Они восстанавливали разрушенные мосты или создавали новые, ведущие в никуда.?

«Мы обнаружили, что разные типы трансплантированных нейронов находят своих партнеров даже в сложном контексте зрелого мозга», — говорит Чжан. «Они все еще могут находить свои цели очень специфическим способом».

Выполнив трехмерную реконструкцию пересаженных нейронов, ученые заметили, что паттерны длинных шиповатых отростков, которые нейроны используют для формирования связей в нервной системе, напоминают паттерны, наблюдаемые в нормальных нейронах, заполняющих путь между корой головного мозга и спинным мозгом.

Штрих-код

Затем ученые стремились лучше понять навигационные способности этих регенерированных нейронов. Они использовали генетический штрих-код для маркировки и отслеживания трансплантированных клеток. Эти данные были объединены с результатами секвенирования профилей экспрессии генов трансплантированных клеток.

«Мы обнаружили, что каждый тип клеток имеет свой собственный код, и как только клетки становятся нейронами, этот код заставляет каждую клетку отправлять свои проекции или аксоны в разные части головного и спинного мозга», — объясняет Чжан.

«Об этом удивительном явлении сообщается впервые.и это актуально, поскольку по сути говорит нам, что если у нас есть нужные типы трансплантированных клеток, они уже знают, куда идти и что делать, чтобы восстановить то, что было потеряно.

Ученые использовали машинное обучение для идентификации четырех подтипов нейронов, полученных из трансплантированных клеток. Каждый подтип имеет различную экспрессию генов, которая управляет ростом аксонов и определяет, с какими областями мозга они соединяются. Более того, они показали, что на эти закономерности влияют факторы транскрипции: удаляя Ctip2, аксоны меняли свои проекции, больше соединяясь с гиппокампом и миндалевидным телом.

Многообещающее будущее

«Узнав больше об этих подтипах трансплантированных нейронов, мы сможем предсказать их проекции и связи, чтобы выбрать подходящие типы нейрональных клеток для реконструкции конкретных цепей у пациентов», — подчеркивает Чжан.

По его мнению, эти результаты «открывают многообещающее будущее клеточной терапии, которая поможет миллионам людей, страдающих от инсультов и других разрушительных неврологических заболеваний».