Poškodenie nervových spojení medzi mozgom a miechou sa dlho považuje za takmer nenapraviteľné. Výskumníci z University of Cambridge teraz v laboratórnom modeli ukázali, že strata schopnosti nervových vlákien dorastať nemusí byť úplne konečný stav a za určitých okolností sa dá znovu zapnúť.
Snímka zobrazuje: Lab-grown brain-spinal cord model shows ‘irreversible’ nerve damage may be reversed.
Tím vytvoril miniatúrne obvody, ktoré napodobňujú prepojenie mozgu a miechy, teda systém nevyhnutný pre pohyb. Využil pritom organoidy, trojrozmerné tkanivové modely vypestované z ľudských kmeňových buniek. Výskumníci udržiavali mozgové a miechové organoidy oddelene, podobne ako sú v tele samostatné, no prepojené axónmi. Práve axóny, nervové vlákna prenášajúce signály medzi neurónmi, potom z mozgového tkaniva prerástli cez medzeru a spojili sa s miechovým tkanivom. Vznikol funkčný obvod, ktorý dokázal vyvolať aj kontrakcie drobných svalových zhlukov.
Práve na tomto modeli vedci sledovali, ako sa mení schopnosť axónov znovu narásť po poškodení. Po viac než roku pestovania zistili, že približne do 150. dňa vývoja, čo podľa autorov zodpovedá obdobiu približne v polovici tehotenstva, sa axóny po poranení ešte dokázali regenerovať. Po tomto bode sa ich rast výrazne zhoršil.
Prvý autor štúdie George Gibbons z Department of Clinical Neurosciences uviedol, že neuróny z menej zrelých organoidov po poškodení opätovne vytvárali dlhé vlákna, zatiaľ čo pri zrelších organoidoch schopnosť obnovy prudko klesala. Podľa tímu to naznačuje, že slabá regenerácia je súčasťou samotného dozrievania ľudských neurónov v centrálnom nervovom systéme.
Výskumníci následne analyzovali génovú expresiu neurónov, ktoré prepájajú mozog a miechu. Identifikovali sieť génov, ktorá počas dozrievania neurónov a tvorby synapsií funguje ako akýsi prepínač obmedzujúci rast axónov. Keď zablokovali kľúčové regulátory tejto siete, schopnosť axónov opäť rásť sa obnovila.
Tím potom prehľadal databázu liečiv a hľadal zlúčeniny, ktoré pôsobia na gény v tejto sieti. Ako kandidáta identifikoval lynestrenol, hormonálny liek schválený na liečbu niektorých menštruačných porúch a ako antikoncepcia. Keď ho otestovali na poškodených neurónoch, zaznamenali výrazné posilnenie opätovného rastu axónov.
Autori však zároveň zdôrazňujú opatrnosť. Zjazvenie tkaniva a zápal môžu opravu axónov tiež obmedzovať a táto štúdia sa zamerala najmä na príčiny priamo v neurónoch. Samotný lynestrenol podľa vedcov nemusí byť riešením opravy miechy. Dôležité je skôr to, že výsledky ukazujú princíp: ľudské neuróny by mohlo byť možné cielene ovplyvniť tak, aby znovu spustili rast svojich axónov.
Seniorný autor Dr András Lakatos uviedol, že doteraz nebolo jasné, kedy sa schopnosť axónov regenerovať stáva obmedzenou. Podľa nového modelu sa tento blok objavuje počas vývoja, no ani po jeho nastúpení nemusí byť nevratný. Zároveň dodal, že ešte treba overiť, či takáto stratégia dokáže pomôcť aj s obnovením správnych spojení medzi bunkami mozgu a miechy.
To je podstatné najmä preto, že trvalé poškodenie mozgu a miechy stojí za ťažkými následkami, ako je strata schopnosti uchopiť predmety alebo chodiť. Takéto poškodenie sa týka napríklad traumatických poranení miechy a môže byť súčasťou viacerých neurologických ochorení vrátane motor neurone disease alebo multiple sclerosis.
Prečo je tento model dôležitý
Organoidy sa v biomedicíne používajú čoraz častejšie, pretože dokážu napodobniť niektoré vlastnosti ľudských tkanív presnejšie než tradičné modely.
Snímka zobrazuje: Illustration of the model, with the brain organoid, spinal organoid, and muscle tissue (left to right).
V tomto prípade nejde len o „mini mozog“, ale o systém, ktorý zachytáva aj spojenie mozgu a miechy. To je pre výskum pohybu a jeho porúch zásadné, pretože práve tieto dráhy prenášajú signály potrebné na svalovú aktivitu.
Podľa autorov takýto prístup pomáha preklenúť medzeru medzi výsledkami zo zvieracích modelov a tým, čo sa deje v ľudskom tele. Význam to má aj z etického hľadiska, keďže sofistikované organoidové modely môžu v niektorých oblastiach znížiť potrebu využívania zvierat vo výskume.
Ako fungujú axóny a prečo na nich záleží
Axón je dlhé nervové vlákno, ktorým neurón posiela elektrické signály ďalším bunkám. V dráhach medzi mozgom a miechou sú tieto spojenia nevyhnutné na riadenie pohybu. Ak sa prerušia, signál sa nedostane tam, kam má, a výsledkom môže byť strata hybnosti alebo oslabenie kontroly nad svalmi.
Vo všeobecnosti platí, že v centrálnom nervovom systéme človeka je obnova poškodených axónov veľmi obmedzená. Práve preto majú poranenia mozgu a miechy často dlhodobé až trvalé následky. Nová štúdia pridáva dôležitý pohľad na to, že obmedzenie regenerácie nemusí byť iba dôsledkom prostredia v mieste poranenia, ale aj vnútorného programu samotných neurónov.
Jedným z kľúčových zistení je identifikácia génovej siete, ktorá počas dozrievania neurónov obmedzuje rast axónov. Ide o dôležitý posun v chápaní problému, pretože ukazuje na konkrétny biologický mechanizmus, ktorý sa dá skúmať a potenciálne cieliť.
V širšom kontexte neurovedy je podobné hľadanie molekulárnych prepínačov zásadné. Ak sa podarí určiť, ktoré regulačné dráhy rozhodujú o tom, či neurón ešte rastie alebo už nie, výskum môže presnejšie cieliť budúce liečebné stratégie. Samotná nová práca však neznamená, že je takáto terapia pripravená na klinické použitie.
Čo znamená objav lynestrenolu
Zaujímavou súčasťou štúdie je aj identifikácia liečiva lynestrenol ako kandidáta, ktorý zasahuje do tejto génovej siete. V laboratórnom modeli poškodených neurónov viedol k výraznému zlepšeniu opätovného rastu axónov. To je dôležité najmä ako dôkaz, že hľadaný mechanizmus sa dá ovplyvniť aj farmakologicky.
Zároveň však platí, že nález v organoidovom modeli nie je automaticky liečbou pre pacientov. Samotní autori upozorňujú, že lynestrenol nemusí byť konečnou odpoveďou na opravu miechy. Skôr otvára cestu k ďalšiemu testovaniu podobných zásahov a k hľadaniu bezpečnejších alebo účinnejších možností.
Čo zostáva nejasné a čo bude nasledovať
Najväčšou otvorenou otázkou je, či opätovný rast axónov povedie aj k obnoveniu správnych a funkčných spojení medzi mozgom a miechou. V nervovom systéme totiž nestačí, aby vlákno iba dorástlo; musí sa napojiť na vhodné bunky a vytvoriť presné obvody.
Nie je tiež jasné, do akej miery sa výsledky z tohto modelu prenesú na skutočné poranenia u pacientov, kde úlohu zohráva aj zápal, jazvové tkanivo a ďalšie biologické prekážky. Štúdia preto neponúka hotovú terapiu, ale silný experimentálny základ pre ďalší výskum. Ak sa tieto zistenia potvrdia a rozšíria, mohli by v budúcnosti prispieť k novým prístupom pri stavoch, ktoré sa dnes považujú za veľmi ťažko liečiteľné.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
