Исследователи из Медицинского колледжа Университета Дрекселя и Техасского университета в Остине улучшили дыхательную функцию у грызунов с травмами спинного мозга после успешной трансплантации особого класса нервных клеток, называемых интернейронами V2a. Их результаты, опубликованные на этой неделе в Journal of Neurotrauma, показывают, что эти выращенные в лаборатории клетки могут однажды помочь парализованным пациентам дышать без аппарата ИВЛ.
Наше предыдущее исследование было одним из первых, показавших, что интернейроны V2a способствуют пластичности или способности спинного мозга достигать определенного уровня самовосстановления. Это исследование использовало эти результаты, продемонстрировав, что мы можем вырастить эти клетки из стволовых клеток, чтобы они выжили в поврежденном спинном мозге и действительно могли улучшить выздоровление», - сказал Майкл Лейн, доктор философии, доцент кафедры нейробиологии и анатомии в Медицинском колледже и главный исследователь исследования.
Хотя травма спинного мозга влияет на широкий спектр двигательных систем, последние данные свидетельствуют о том, что тело способно к спонтанным улучшениям за счет роста нервных волокон и образования новых цепей. Лаборатория Лейна заинтересована в изучении и усилении этого природного явления, чтобы лечить потенциально смертельный побочный эффект паралича: плохое респираторное здоровье. Пациентам с тяжелыми травмами не только требуется механическая помощь для дыхания, но они также склонны к застойным явлениям в легких и респираторным инфекциям.
«Понимая, как организм пытается восстановиться, мы надеемся терапевтически усилить этот процесс с помощью трансплантации клеток и реабилитации», - сказала Ляндыша Жолудева, ведущий автор исследования и докторант Медицинского колледжа. «Теперь мы идентифицировали один из типов клеток, который способствует формированию новых путей, ведущих к пластичности».
В последнее десятилетие наблюдается растущий интерес к использованию нервных предшественников - клеток, которые могут развиваться в различные типы, обнаруживаемые в головном мозге, - для увеличения пластичности и лечения травм спинного мозга. Нервные клетки работают со всеми другими типами клеток тела, чтобы обеспечить ряд функций центральной нервной системы, включая кровообращение, дыхание и пищеварение.
Интернейроны являются особенно привлекательными кандидатами для поврежденного спинного мозга, потому что они передают сигналы между сенсорными и двигательными нейронами. Однако эти клетки представляют собой разнообразную группу, и остается неясным, какой именно тип интернейрона может выжить и развиваться в поврежденном спинном мозге после трансплантации. Лейн и другие исследователи определили интернейроны V2a как потенциального соперника, поскольку они являются «возбуждающими» (имеют больший потенциал действия) и обычно растут в правильном направлении для восстановления. Предыдущие исследования также предполагали, что этот класс интернейронов может участвовать в дыхании, а работа Лейна показала, что эта роль может быть еще более важной после травмы спинного мозга..
В исследовании, опубликованном в 2017 году, Лейн и его коллеги обнаружили, что через несколько недель после травмы спинной мозг рекрутирует интернейроны V2a, которые подключаются к «диафрагмальному» контуру спинного мозга, контролирующему диафрагму (основная мышечная ткань). для дыхания). В своем недавнем исследовании исследователи изучали, может ли трансплантация большего количества клеток V2a в поврежденный спинной мозг повысить пластичность и привести к более длительным результатам.
Лейн объяснил, что определение конкретных типов клеток, которые будут восстанавливать дыхание (или любой другой симптом), а не трансплантация гетерогенной популяции, является ключом к эффективному лечению.
"Трансплантация стволовых клеток вызывает интерес как в науке, так и в рамках клинических испытаний, но научные данные показывают, что некоторые типы клеток могут на самом деле ограничивать выздоровление. Итак, вы должны знать, что произойдет с клетками, которые вы пересаживаете. в теле", - сказал он. «Сфера трансплантологии вступает в эпоху, когда интерес к клеточной терапии возрастает».
Чтобы проверить свою гипотезу, команда Drexel сотрудничала с Шелли Сакияма-Элберт, доктором философии, клеточным инженером Техасского университета, чтобы дифференцировать эмбриональные стволовые клетки в интернейроны V2a и объединить их с нейральными клетками-предшественниками из спинного мозга грызунов. шнур. После объединения клетки V2a были трансплантированы 30 животным с высокими травмами шейки матки средней и тяжелой степени тяжести.
Через месяц после трансплантации донорские клетки выжили и превратились в зрелые нейроны у всех 30 животных. Регистрируя активность мышц диафрагмы, исследователи обнаружили, что у животных, получивших интернейроны V2a, значительно улучшилось дыхание по сравнению с контрольной группой.
«Даже эта постепенная разница убеждает нас в том, что мы определили тип клеток, на котором действительно стоит сосредоточиться, и что мы должны продолжать исследовать их потенциал еще дальше», - сказала Жолудева.
Двигаясь вперед, исследователи планируют продолжать определять, как лучше всего оптимизировать дозу трансплантата, рост и связь клеток V2a в поврежденном спинном мозге. Лейн сказал, что потенциальный вклад клеток V2a в функциональное восстановление может быть усилен реабилитацией, нейронными взаимодействиями и терапией, основанной на активности.
«На данный момент мы сосредоточились на одной ячейке и одном моменте времени после травмы, так что еще многое предстоит сделать», - сказал Лейн. «Но это большой прогресс - у нас есть по крайней мере одна клетка, которая способствует выздоровлению, и однажды это может привести к улучшению лечения».