Mokslininkai žengė svarbų žingsnį: laboratorijoje sukurta tai, kas gali pakeisti neurologiją

JAV mokslininkai iš Šiaurės Vakarų universiteto laboratorinėmis sąlygomis išaugino žmogaus nugaros smegenų organoidus ir parodė jų gebėjimą atsinaujinti po dirbtinai sukeltų traumų.

Tyrimo rezultatuose nurodoma, kad komanda sukūrė dvi žmogaus nugaros smegenų organoidų pažeidimų modelių rūšis, kad patikrintų, ar gydymo rezultatai sutaps su tais, kurie anksčiau buvo gauti atliekant bandymus su gyvūnais.

Bioinžinierius Semjuelas Štupas paaiškino, jog buvo sukurti du pažeidimo modeliai, kad būtų galima patikimai palyginti naujojo metodo veiksmingumą: „Sukūrėme dvi žmogaus nugaros smegenų organoidų pažeidimo formas, kad patikrintume, ar gydymo rezultatai atitiks tai, ką buvome matę bandymuose su gyvūnais.“

Pasak mokslininko, suleidus eksperimentinį preparatą, pažeistuose mėginiuose beveik visiškai išnyko glialinis randas, o jo vietoje pradėjo aktyviai augti neuritai. Toks atsinaujinimo procesas priminė aksonų regeneraciją, kuri anksčiau buvo užfiksuota laboratoriniams gyvūnams. Tai, tyrėjų nuomone, patvirtina didelį metodo potencialą medicinoje.

Paralyžius po nugaros smegenų traumų dažnai išsivysto dėl ribotų centrinės nervų sistemos ląstelių gebėjimų atsinaujinti. Šį procesą slopina natūralūs aksonų augimą ribojantys mechanizmai, taip pat tankaus randinio audinio susidarymas, kurio nervinės skaidulos negali lengvai įveikti.

Anksčiau Štupo komanda sukūrė medžiagą IKVAV-PA, kuri leido atkurti judėjimo funkcijas pelėms, patyrusioms nugaros smegenų traumas. Terapija pagrįsta vadinamųjų „šokančių“ molekulių – supramolekulinių peptidų – panaudojimu. Jos juda sinchroniškai su nervinių ląstelių receptoriais, todėl padidėja jų sąveikos tikimybė ir skatinamas aksonų augimas.

Štupas paaiškino, kad dėl nuolatinio ląstelių receptorių judėjimo dinamiškos ir „komunikabilios“ molekulės daug efektyviau su jais sąveikauja nei statiški junginiai.

Kadangi šiuo etapu eksperimentai su gyvais žmonėmis būtų pernelyg rizikingi, mokslininkai pasitelkė organoidus – trimates biologines struktūras, išaugintas iš kamieninių ląstelių. 

Tam jie naudojo suaugusio donoro indukuotas pliuripotentines kamienines ląsteles ir per kelis mėnesius išaugino maždaug 3 mm skersmens organoidus. Šie atkartojо sudėtingą nugaros smegenų struktūrą, įskaitant neuronus, astrocitus ir tvarkingai išsidėsčiusius audinių sluoksnius.

Subrendę organoidai buvo skirtingai traumuojami. Viena mėginių dalis buvo perpjauta skalpeliu, taip imituojant durtines žaizdas. Kita dalis buvo suspausta, siekiant atkartoti traumas, būdingas eismo įvykiams. Abiem atvejais buvo fiksuota nervinių ląstelių žūtis, uždegimas ir glialinių randų formavimasis, taip pat padidėjusi chondroitinsulfatproteoglikanų – nervų sistemos pažeidimo žymenų – gamyba.

Eksperimento metu į vienos grupės organoidus buvo pridėta IKVAV-PA tirpalo, o kontrolinė grupė gavo medžiagą be aktyviųjų molekulių. Preparatui sušvirkštus, jis greitai suformavo gelsvą karkasą, kuris tiek fiziškai, tiek chemiškai stimuliavo neuronų augimą.

Rezultatai parodė, kad apdorotoje grupėje smarkiai sumažėjo uždegimas, beveik neliko randinio audinio ir aktyviai atsikūrė nervinės skaidulos. Kontrolinėje grupėje, priešingai, buvo fiksuota ryški randėjimo eiga ir praktiškai nebuvo pastebėta regeneracijos požymių.

Nors iki klinikinių bandymų su žmonėmis gali praeiti dar ne vieneri metai, mokslininkai pabrėžia, kad vienodai geri rezultatai, gauti ir su pelių modeliais, ir su žmogaus organoidais, suteikia pagrindo tikėtis efektyvių nugaros smegenų traumų gydymo metodų ateityje.

Anksčiau buvo pranešta, kad Londono Karališkojo koledžo tyrėjų komandai pirmą kartą pavyko laboratorijoje išauginti žmogaus dantis, taip dar labiau praplečiant organų ir audinių inžinerijos galimybių ribas.