Впервые удалось восстановить поврежденные связи между головным и спинным мозгом

Ученые Кембриджского университета создали в лаборатории уникальную миниатюрную модель, которая имитирует связь между головным и спинным мозгом человека. С помощью этой системы им удалось доказать, что потерянную способность нервов к восстановлению можно вернуть. Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.

Как работает новая модель

Команда под руководством доктора Андраша Лакатоша вырастила из стволовых клеток человека крошечные трехмерные структуры — органоиды. Эти «мини-органы» размером с горошину имитируют ткани головного и спинного мозга. Органоиды выращивали отдельно друг от друга, а затем наблюдали, как нервные волокна — аксоны — начинают прорастать через пространство между ними и образовывать функциональные связи.

Со временем эта искусственная система не только успешно соединилась, но и начала полноценно работать. Она научилась передавать нервные сигналы и даже вызывать сокращения крошечных мышечных волокон. Фактически ученые воссоздали в лаборатории упрощенную версию той «нервной магистрали», которая в нашем организме отвечает за все движения — от простого сжатия пальцев до ходьбы.

Критический возрастной рубеж

Одним из главных открытий стало определение четкого «рубежа». Примерно до 150-го дня развития (это соответствует середине беременности у человека) аксоны после повреждения активно восстанавливались. Однако после этого срока их способность к росту резко снижалась.

«Нейроны, взятые из менее зрелых органоидов, восстанавливали длинные волокна после травмы, но нейроны из более зрелых органоидов демонстрировали резкое снижение способности к регенерации», — рассказал первый автор исследования Джордж Гиббонс.

Почему нервы перестают восстанавливаться

Ученые тщательно изучили, какие именно гены «выключают» способность аксонов к росту по мере созревания нейронов. Они нашли целую сеть генов, которая действует как биологический «переключатель». Когда исследователи заблокировали ключевые регуляторы этой сети, аксоны снова начинали активно расти.

Особенно перспективным оказался уже существующий препарат линестренол — гормональное средство, которое используется в гинекологии как контрацептив и для лечения некоторых нарушений менструального цикла. При его применении на поврежденных нейронах регенерация аксонов значительно ускорилась.

Почему это открытие так важно

Повреждения спинного мозга и многие неврологические заболевания (включая боковой амиотрофический склероз и рассеянный склероз) часто приводят к параличу именно потому, что аксоны в центральной нервной системе взрослого человека почти не восстанавливаются. До сих пор считалось, что эта потеря способности необратима.

«Когда повреждаются головной и спинной мозг, нервные волокна, передающие сигналы движения, редко восстанавливаются. Именно поэтому паралич обычно считается необратимым. Но мы точно не знали, когда способность аксонов к регенерации становится ограниченной», — отметил доктор Андраш Лакатош.

Преимущества органоидной модели

Органоиды позволяют изучать человеческие процессы гораздо точнее, чем модели на животных. Нейроны грызунов ведут себя иначе, чем человеческие, поэтому результаты часто плохо переносятся на пациентов.

«Наши сложные органоидные модели помогают преодолеть разрыв в знаниях, возникающий при переходе от исследований на животных к тому, что мы видим у пациентов», — подчеркнул Лакатош.

Хотя до клинического применения еще  далеко, ученые уверены, что найденный подход открывает новую главу в лечении травм спинного мозга и нейродегенеративных заболеваний. Линестренол сам по себе вряд ли станет универсальным лекарством, но он доказывает принципиальную возможность «включать» регенерацию нервов у человека.

«Это дает нам надежду на то, что однажды мы сможем лечить заболевания, которые ранее считались неизлечимыми», — заключил Андраш Лакатош.