Ученые вырастили спинной мозг человека и научили восстанавливаться после травм

В США ученые из Северо-Западного университета вырастили в лабораторных условиях органоиды человеческого спинного мозга и продемонстрировали их способность к восстановлению после искусственно смоделированных травм.

Об этом говорится в результатах исследования, обнародованных научной группой университета, пишет Science Alert.

Как сообщил биоинженер Сэмюэл Штупп, исследователи создали две модели повреждений органоидов спинного мозга человека, чтобы проверить, будут ли совпадать результаты лечения с теми, которые ранее наблюдались в экспериментах на животных.

«Мы разработали две модели повреждений для органоидов спинного мозга человека, чтобы проверить, будут ли совпадать результаты лечения с теми, что мы наблюдали ранее на животных», — отметил он.

По словам ученого, после введения экспериментального препарата глиальный рубец в поврежденных образцах почти полностью исчез, а вместо него начали активно расти нейриты. Такой процесс восстановления напоминал регенерацию аксонов, зафиксированную ранее у подопытных животных, что, по мнению исследователей, подтверждает потенциал метода для применения в медицине.

Паралич при травмах спинного мозга возникает из-за ограниченной способности нервных клеток центральной нервной системы к самовосстановлению. Этому препятствуют естественные механизмы подавления роста аксонов, а также формирование плотной рубцовой ткани, которую нервным волокнам сложно преодолеть.

Ранее команда Штуппа разработала материал IKVAV-PA, который позволил восстановить двигательные функции у мышей с травмами спинного мозга. Терапия базируется на применении супрамолекулярных пептидов, которые исследователи называют «танцующими» молекулами. Они движутся синхронно с рецепторами нервных клеток, что повышает вероятность их взаимодействия и стимулирует рост аксонов.

Штупп объяснил, что из-за постоянного движения клеточных рецепторов динамические и «коммуникабельные» молекулы значительно эффективнее взаимодействуют с ними, чем статические соединения.

Поскольку эксперименты на живых людях на этом этапе опасны, ученые использовали органоиды — трехмерные биологические структуры, выращенные из стволовых клеток. Для этого они применили индуцированные плюрипотентные стволовые клетки взрослого донора и в течение нескольких месяцев вырастили органоиды диаметром около 3 мм, которые воспроизвели сложную структуру спинного мозга, включая нейроны, астроциты и организованные слои тканей.

После созревания часть образцов была разрезана скальпелем для имитации колотых ранений, другие — сжаты, что моделировало травмы, характерные для дорожно-транспортных происшествий. В обоих случаях фиксировались гибель нервных клеток, воспаление и образование глиальных рубцов, а также выработка хондроитинсульфатпротеогликанов — маркеров повреждения нервной системы.

Во время эксперимента к одной группе органоидов добавили раствор IKVAV-PA, тогда как контрольная группа получила вещество без активных молекул. После введения препарат быстро образовывал гелеобразный каркас, который на физическом и химическом уровнях стимулировал рост нейронов.

В результате в обработанной группе наблюдалось значительное уменьшение воспаления, почти полное отсутствие рубцовой ткани и активное восстановление нервных волокон. В контрольной группе, наоборот, фиксировались выраженное рубцевание и отсутствие регенерации.

Хотя до начала клинических испытаний на людях могут пройти годы, исследователи отмечают, что одинаковые положительные результаты, полученные на мышиных моделях и человеческих органоидах, дают основания рассчитывать на создание эффективных методов лечения травм спинного мозга в будущем.

Напомним, ранее мы писали о том, что исследователи из Королевского колледжа Лондона впервые успешно вырастили человеческие зубы в лаборатории.