Neurobiolodzy z prestiżowych uniwersytetów UCLA ( University of California), Uniwersytetu Harvarda i Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii przeprowadzili terapię, która pobudziła aksony – maleńkie włókna, które łączą komórki nerwowe i umożliwiają im komunikowanie się – aby odrosły u gryzoni po urazie rdzenia kręgowego. Aksony nie tylko przebiły się przez blizny rdzenia kręgowego, ale również mogły przenosić sygnały przez uszkodzoną tkankę. Jeśli wyniki zostaną powtórzone w badaniach na ludziach, odkrycie to może w końcu doprowadzić do przywrócenia sprawności osobom z uszkodzeniem rdzenia kręgowego.
„Chodziło o to, aby dostarczyć kombinację trzech bardzo różnych terapii i sprawdzić, czy może stymulować przerwane aksony, aby odrosły przez bliznę w uszkodzonym rdzeniu kręgowym” – powiedział główny autor Michael Sofroniew, profesor neurobiologii z UCLA.
„Wcześniejsze badania były już testowane, ale każde z osobna. Połączenie ich okazało się kluczem „.
Kiedy dochodzi do przerwania rdzenia kręgowego, uszkodzone aksony uniemożliwiają mózgowi przesłanie sygnałów do neuronów poniżej miejsca urazu. Prowadzi to do paraliżu i utraty wielu funkcji życiowych, takich jak kontrola pęcherza i władza w kończynach. Zastosowane podejście może stanowić pierwszy krok do rozwiązania tego problemu.
Według Sofroniewa, wiele dekad badań wykazało, że ludzkie włókna nerwowe potrzebują trzech rzeczy do rozwoju: programowania genetycznego, aby włączyć wzrost aksonów, szlak molekularny do chwytania i wzrostu włókien oraz ślad białkowych „okruchów chleba”, które pobudzają aksony do wzrostu w określonym kierunku.
Wszystkie te trzy warunki są spełnione, gdy ludzie rozwijają się w łonie matki. Po urodzeniu procesy te zostają zahamowane, ale geny kontrolujące programy wzrostu nadal istnieją w stanie uśpienia. Celem Sofroniewa było ponowne pobudzenie tych genów, a następnie rozpoczęcie całego procesu od nowa za pomocą trzyczęściowej terapii.
Najpierw, naukowcy reaktywowali komórki nerwowe w rdzeniach kręgowych mysz, wstrzykując im związek, który umieszczono w nieszkodliwych wirusach. Po dwóch tygodniach zespół podał gryzoniom znieczulenie i rozerwał aksony w dolnej części ich rdzenia kręgowego – ucierpiały ich tylne kończyny, ale gryzonie mogły dalej się poruszać i jeść. Po dwóch kolejnych dniach naukowcy przeprowadzili drugi etap leczenia w miejscu urazu, aby wytworzyć nowe ścieżki wzrostu aksonów. Na koniec, wykonano trzeci i ostatni zabieg, dostarczając cząsteczki, zwane środkami chemowabiącymi. Aksony wykrywają je i rozrastają się w ich kierunku.
Kiedy Sofroniew i jego koledzy zbadali tkankę myszy, które przeszły trzyetapową terapię, byli uradowani.
„Nie tylko aksony bujnie rozrosły się w tkance bliznowatej”, powiedział Sofroniew, „również wiele innych włókien przenikało do pozostałej tkanki rdzenia kręgowego i stworzyło nowe połączenia z neuronami.”
Zwierzęta, które nie poddano terapii, nie wykazywały odbudowy aksonów w obrębie uszkodzenia urazowego.
Aby sprawdzić słuszność odkrycia, zespół kilka razy powtórzył eksperyment na myszach w UCLA oraz na szczurach w Szwajcarii. Wyniki okazały się jednakowe.
Zespół naukowców otrzymał kolejną niespodziankę, gdy sprawdzali, czy nowo odrośnięte aksony u żywych zwierząt mogą prowadzić aktywność elektryczną.
„Gdy stymulowaliśmy rdzeń kręgowy zwierzęcia niskim prądem elektrycznym powyżej miejsca urazu, odrodzone aksony przeprowadziły 20% normalnej aktywności elektrycznej poniżej zmiany” – powiedział Sofroniew.
Zdolność gryzoni do poruszania nie poprawiła się niestety co według Sofroniewa było przewidziane.
„Oczekiwaliśmy, że te odrośnięte aksony będą zachowywać się jak nowo wyhodowane „ – powiedział Sofroniew. „Podobnie jak noworodek musi nauczyć się chodzić, aksony, które odrastają po urazie, będą wymagały treningu, zanim będą pełnić swoją funkcję”.
Naukowcy planują teraz zbadać, w jaki sposób wyszkolić nowo powstałe sieci neuronowe, aby przywrócić u zwierząt sprawność fizyczną.
Zobacz także:
Terapia genowa przywróciła sprawność szczurom z urazem rdzenia kręgowego
Chińczycy podchwycili zachodnią terapię – leczą najgorsze przypadki nowotworów
Odkryto genetyczny przełącznik, który pobudza tkankę nerwową do regeneracji