Стовбурові клітини можуть успішно замінити померлі клітини мозку
Анастасія Краснянська, Geektimes
Дослідники Мюнхенського університету Людвіга-Максиміліана, Інституту нейробіології імені Макса Планка, а також дослідницького Центру ім. Гельмгольца в Мюнхені продемонстрували, що у мишей пересаджені нейрони, отримані з ембріональних клітин, дійсно можуть бути включені в існуючу мережу і правильно виконувати завдання, за які відповідали пошкоджені клітини. Ця робота має велике значення в потенційному лікуванні всіх придбаних захворювань головного мозку, включаючи інсульти, травми, нейродегенеративні захворювання на кшталт хвороб Альцгеймера або Паркінсона. Кожен з цих недуг призводить до незворотної втрати нервових клітин і довічного неврологічного дефіциту.
Коли мова заходить про відновлення, наприклад, після інсульту, у мозку дорослої людини дуже мало можливостей для компенсації втрачених нервових клітин. Тому лікарі і дослідники в галузі біомедицини вивчають можливість використання пересаджених нервових клітин, щоб замінити нейрони, які постраждали в результаті травми або хвороби. Попередні дослідження показують, що існує можливість усунути принаймні деякі клінічні симптоми за допомогою трансплантації фетальних нервових клітин в пошкоджені нейронні мережі. Однак процес отримання фетальних клітин породжує безліч етичних питань, оскільки добути цей біоматеріал можна тільки з плоду після аборту, приблизно на 9-12 тижні вагітності. Крім цього, до кінця не ясно, чи зможуть пересаджені неушкоджені нейрони досить добре інтегруватися, щоб відновити функції нейронної мережі.
В ході дослідження, опублікованого в журналі Nature 26 жовтня (Falkner et al., Transplanted embryonic neurons integrate into adult neocortical circuits ), Вчені з'ясували, чи можна пересадити ембріональні нервові клітини так, щоб вони вдало інтегрувалися в нейронну мережу і функціонували в зоровій корі головного мозку дорослих мишей. «Ми так багато знаємо про функції нервових клітин в цій області, що можемо легко оцінити, чи дійсно імплантовані клітини виконують ті завдання, які покладені на нейронну мережу» - зазначає професор Марк Хюбенер, один з керівників дослідження. Хюбенер спеціалізується на структуру та функції зорової системи ссавців.
У своїх експериментах команда дослідників пересаджувала ембріональні клітини в уражені області зорової зони дорослих мишей. Протягом наступних місяців вони спостерігали за поведінкою імплантованих незрілих нейронів за допомогою двухфотонной мікроскопії. Цей метод допоміг з'ясувати, диференціюються вони в так звані «пірамідальні клітини» - збудливі нейрони. Той факт, що клітини вижили і продовжували розвиватися, є вельми обнадійливим. Все стало цікавіше, коли дослідники уважніше вивчили електричну активність трансплантованих клітин. Спільне дослідження аспіранта Сюзанни Фолкнер і постдока Софії Грейд показало, що нові клітини сформували синаптичні зв'язки, які зазвичай встановлюються між клітинами мережі, і відповіли на візуальні стимули.
Нервові трансплантат (синього кольору)
зв'язуються з непошкодженими ділянками мережі (жовтого кольору)
Потім команда продовжила вивчати встановлені зв'язку після пересадки нейронів. Вони виявили, що пірамідальні клітини, отримані з трансплантованих зрілих нейронів, утворили функціональні зв'язки з відповідними нервовими клітинами по всьому мозку. Іншими словами, вони благополучно зайняли місце своїх попередників. Крім того, вони були в змозі обробляти інформацію, що надходить і передати її далі по мережі. «Ці результати показують, що імплантовані нервові клітини з винятковою точністю об'єднувалися в нейронну мережу, в яку, за нормальних умов, ніколи не включилися б нові нервові клітини» - пояснює професор Магдалена Гетц, робота якої полягала в пошуку способів заміни втрачених нейронів у центральній нервовій системі. Нове дослідження показує, що незрілі нейрони здатні правильно реагувати на сигнали в мозку дорослих ссавців і можуть закривати функціональні «прогалини» в існуючій нейронної мережі.
Одним з головних плюсів трансплантації саме ембріональних стовбурових клітин полягає в тому, що вони не виробляють антигени тканинної сумісності. Коли набори антигенів у донора і реципієнта не збігаються, це призводить до відторгнення клітин. Але у випадку з трансплантацією ЕСК цього не відбувається, і шанс, що клітини приживуться, зазвичай дуже великий. Однак вчені з'ясували, що існують механізми, які можуть перешкодити приживлення нових клітин.
Процес створення нейронів зі стовбурових клітин і клітин-попередників отримав назву «нейрогенез». Вчені показали, що на подальшу долю нейронів-новачків значний вплив мають епігенетичні механізми, які вступають в гру на ранніх стадіях нейрогенезу. Ці механізми впливають на успадковані зміни в фенотипі або експресії генів, але при цьому не призводять до зміни послідовності в ДНК. Щоб з'ясувати, яке значення ранні епігенетичні модифікації надають на розвиток нервових клітин під час ембріогенезу у мишей, Магдалина Гетц і її колеги цілеспрямовано заблокували активність гена UHRF1. Ген керує багатьма епігенетичними функціями, в тому числі і метилированием ДНК - модифікацією молекули ДНК без впливу на послідовність нуклеотидів. Метилирование певних підстав нуклеотиду в ДНК часто служить для того, щоб «вимикати» певні гени.
Блокування UHRF1 в передній області мозку щурів привела до активації ретровіральних елементів в геномі, які до цього придушувалися метилированием. Активація викликала накопичення ретровіральних білків в уражених клітинах і дерегулювання генів. Це, в свою чергу, призвело до прогресуючим порушень в життєво важливих клітинних процесах і прискорило масову загибель клітин. Результати цього дослідження показали, що навіть такі чинники, які діють тільки на самому початку нейрогенезу, здатні впливати на долю клітин, яке може проявитися тільки тижні.
Портал «Вічна молодість» http://vechnayamolodost.ru
01.11.2016
