Medicinos revoliucija? Laboratorijoje sukurtas smegenų audinys atveria kelią paralyžiaus gydymui

Naujame tyrime komanda iš sukeltųjų pluripotentinių kamieninių ląstelių išaugino miniatiūrines žmogaus nugaros smegenis ir tyčia jas pažeidė, kad atkartotų pagrindinius trauminio nugaros smegenų sužeidimo bruožus.

Organoiduose buvo užfiksuota ląstelių žūtis, uždegiminės reakcijos ir gliozinių randų susidarymas – tai labai artimai priminė procesus, vykstančius žmogaus organizme po sunkaus nugaros smegenų pažeidimo.

Pirmą kartą mokslininkams pavyko parodyti, kad žmogaus nugaros smegenų organoidai gali atkurti tankių gliozinių randų formavimąsi. Būtent šie randai trukdo atsinaujinti nervinėms skaiduloms.

Modelyje taip pat buvo mikroglijų – centrinės nervų sistemos imuninių ląstelių. Tai leido sukurti biologiškai realesnį modelį, palyginti su ankstesniais organoidais.

Po dviejų tipų pažeidimų – pjūvio ir spaudimo sukeltos kontuzijos – komanda pažeistus organoidus gydė vadinamąja „šokančių molekulių“ terapija.

Gauti rezultatai parodė reikšmingą nervinių ataugų (neuritų) augimą ir ryškų į randą panašaus audinio sumažėjimą.

Tyrimo vyresnysis autorius dr. Samuelis I. Stuppas pabrėžė, kad šis darbas priartina mokslininkus prie galimybės išbandyti terapijas tiesiogiai žmogaus audiniuose.

„Vienas iš įdomiausių organoidų aspektų yra tas, kad galime juos naudoti naujoms terapijoms testuoti žmogaus audinyje. Be klinikinio tyrimo, tai – vienintelis būdas to pasiekti. Nusprendėme žmogaus nugaros smegenų organoide sukurti du skirtingus pažeidimo modelius ir išbandyti mūsų terapiją, kad pamatytume, ar rezultatai primena tai, ką anksčiau matėme su gyvūnais“, – sakė Stuppas.

„Pritaikius mūsų terapiją, gliozinis randas reikšmingai sumažėjo ir tapo beveik nepastebimas, o mes stebėjome augančius neuritus, primenančius aksonų regeneraciją, kurią matėme gyvūnų modeliuose. Tai patvirtina, kad mūsų terapija turi didelę tikimybę veikti ir žmonėms.“

Miniatiūrinis nugaros smegenų modelis

Organoidai – tai laboratorijoje išauginti, supaprastinti organų modeliai, atkuriantys jų struktūrą ir kai kurias funkcijas.

Šiuo atveju nugaros smegenų organoidai buvo auginami kelis mėnesius, kol juose susiformavo neuronai, astrocitai ir – pirmą kartą tokio tipo modelyje – mikroglijos ląstelės.

„Tai tarsi pseudo-organas“, – pažymėjo Stuppas.

„Mes pirmieji į žmogaus nugaros smegenų organoidą įvedėme mikroglijas, ir tai yra didžiulis pasiekimas. Tai reiškia, kad mūsų organoidas turi visas chemines medžiagas, kurias sužeidimo metu išskiria vietinė imuninė sistema. Dėl to tai yra realesnis, tikslesnis nugaros smegenų traumos modelis.“

Organoiduose išbandyta terapija priklauso supramolekulinių terapinių peptidų klasei. Ji suleidžiama kaip skystis, kuris greitai virsta geliu. Šis gelis sudarytas iš nanoplaušelių, imituojančių nugaros smegenų tarpląstelinę matricą.

Mokslininkai stengiasi koreguoti molekulių judėjimą šiuose plaušeliuose, kad pagerintų jų sąveiką su nuolat judančiais ląstelių receptoriais.

„Kadangi pačios ląstelės ir jų receptoriai nuolat juda, galima įsivaizduoti, kad greičiau judančios molekulės dažniau susiduria su šiais receptoriais“, – dar 2021 m. aiškino Stuppas.

„Jei molekulės juda vangiai ir nėra pakankamai „socialios“, jos gali niekada taip ir nesusitikti su ląstelėmis.“

Molekulinis judėjimas skatina atsinaujinimą

Ankstesniuose tyrimuose su gyvūnais vienkartinė injekcija praėjus 24 valandoms po sunkaus sužeidimo leido pelėms per kelias savaites atgauti gebėjimą vaikščioti.

Organoidų eksperimentuose ši terapija nuslopino uždegiminius procesus, sumažino gliozinių randų formavimąsi ir paskatino neuronus augti tvarkingomis, organizuotomis struktūromis.

Dabar komanda planuoja kurti dar sudėtingesnius modelius, tarp jų – organoidus, imituojančius lėtinius nugaros smegenų pažeidimus su seniai susiformavusiu randiniu audiniu.

Mokslininkai taip pat mato galimybę kurti personalizuotas terapijas, auginant nugaros smegenų audinius iš paties paciento kamieninių ląstelių.