Komórki macierzyste cofają skutki udaru mózgu. Przełomowe wyniki badań na myszach
Naukowcy z Uniwersytetu w Zurychu i Uniwersytetu Południowej Kalifornii wykazali, że przeszczepione komórki mózgowe wyhodowane z komórek macierzystych mogą odbudowywać uszkodzone połączenia mózgowe, regenerować naczynia krwionośne oraz poprawiać zdolności ruchowe u myszy po udarze. Badanie pokazuje, że komórki progenitorowe układu nerwowego dojrzewają do postaci funkcjonujących neuronów i uruchamiają procesy naprawcze w mózgu, dając nadzieję na opracowanie terapii pozwalających odwrócić skutki udaru u ludzi. Choć wyniki są obiecujące, konieczne są dalsze badania w celu zapewnienia bezpieczeństwa i skuteczności procedury.
- Przeszczepione ludzkie komórki macierzyste przetrwały w miejscu udaru i w ciągu pięciu tygodni przekształciły się w funkcjonujące neurony, integrując się z organizmem
- Zastosowana terapia stymuluje odbudowę naczyń krwionośnych oraz wzmacnia uszkodzoną barierę krew-mózg
- Wykorzystanie zautomatyzowanych testów wspomaganych sztuczną inteligencją dowiodło poprawy koordynacji i motoryki u leczonych zwierząt
Przebieg eksperymentu i uwarunkowania przetrwania przeszczepu
Zespół naukowy, w którego skład weszli Christian Tackenberg i Rebecca Weber z Uniwersytetu w Zurychu oraz grupa badawcza Ruslana Rusta z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, opublikował wyniki prac w czasopiśmie Nature Communications. W eksperymencie wykorzystano zindukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, które następnie poddano procesowi różnicowania w docelowe komórki progenitorowe układu nerwowego.
W ramach metodyki wywołano u gryzoni udar niedokrwienny, charakteryzujący się uszkodzeniami tkanki mózgowej odpowiadającymi tym, które występują u pacjentów w warunkach klinicznych. Aby zapobiec odrzuceniu materiału, wykorzystane do badania myszy zostały zmodyfikowane genetycznie.
Ustalenia z wcześniejszych prac zespołu pozwoliły badaczom na wyznaczenie optymalnego momentu na interwencję. Przeszczep do tkanki mózgowej wykonano tydzień po wystąpieniu udaru, omijając fazę ostrego stanu zapalnego oraz wysokiego stężenia sygnałów toksycznych, które we wcześniejszych próbach prowadziły do obumierania wstrzykiwanych komórek.
Okres obserwacji wyniósł pięć tygodni. Analizy wykazały, że przeszczepione komórki nie uległy degradacji, lecz zróżnicowały się, tworząc nowe połączenia synaptyczne. Zintegrowały się z ocalałą strukturą i podjęły komunikację z siecią neuronów układu nerwowego biorcy.
Wielotorowa regeneracja uszkodzonych struktur mózgowych
Zdolność komórek macierzystych do zastępowania martwych neuronów stanowi część zaobserwowanego mechanizmu naprawczego. Analizy biochemiczne i obrazowe dowiodły, że obecność przeszczepu inicjuje w mózgu procesy neuroregeneracyjne, wykraczające poza samą odbudowę utraconej masy komórkowej.
W obszarach otaczających ognisko udarowe badacze zanotowali zjawisko angiogenezy. Proces ten polegał na naprawie i zagęszczaniu sieci nowych naczyń krwionośnych, co przełożyło się na przywrócenie cyrkulacji, dotlenienie oraz odżywienie uszkodzonych sekcji mózgu.
Na podstawie pomiarów zespół z Uniwersytetu w Zurychu zidentyfikował dodatkowe korzyści zachodzące w miejscu ogniska chorobowego:
- fizyczne uszczelnienie i odbudowę bariery krew-mózg, która jest krytyczna dla ochrony centralnego układu nerwowego,
- redukcję procesów zapalnych w obszarach tkanki poddanych interwencji,
- stymulację endogennych mechanizmów ochronnych, zabezpieczających ocalałe neurony przed dalszym obumieraniem.
- Nasze odkrycia pokazują, że neuronalne komórki macierzyste nie tylko tworzą nowe neurony, ale także indukują inne procesy regeneracyjne – zaznacza Christian Tackenberg.
Poprawa motoryki i wyzwania kliniczne
Zmiany na poziomie komórkowym znalazły odzwierciedlenie w powrocie sprawności fizycznej. Do oceny rezultatów terapii badacze wykorzystali systemy monitorowania ruchu sprzężone ze sztuczną inteligencją, co pozwoliło na zautomatyzowaną analizę asymetrii w chodzie badanych myszy.
Udar mózgu u modeli zwierzęcych prowadzi do deficytów manifestujących się niewłaściwym ułożeniem łap, problemami z chwytem oraz utratą koordynacji. Zebrane dane pokazały, że zwierzęta, którym podano komórki macierzyste, odzyskiwały płynność ruchów, przewyższając osobniki z grupy kontrolnej w testach sprawdzających równowagę.
Poprawa w obszarze precyzyjnej motoryki uwydatniała się w ostatnich tygodniach trwania eksperymentu. Dla naukowców jest to dowód, że zastosowana metoda nie polega na maskowaniu symptomów, lecz stymuluje przebudowę układu nerwowego.
Pomimo skuteczności w warunkach laboratoryjnych, wdrożenie tej procedury do leczenia udarów będzie wymagało ostrożności. Celem ośrodków naukowych na nadchodzące lata jest zaprojektowanie badań klinicznych, które wykluczą niebezpieczeństwo niekontrolowanego namnażania się wszczepionych struktur i potwierdzą bezpieczeństwo terapii u pacjentów.
Źródło: Pacjenci.pl
