Учёные из Цюрихского университета выяснили, что пересадка стволовых клеток способна восстанавливать повреждения мозга, вызванные инсультом. В опытах на мышах такое лечение стимулировало образование новых нейронов, возвращало животным способность двигаться и запускало другие восстановительные процессы в мозге. По мнению исследователей, это открывает перспективу для регенеративной терапии неврологических нарушений, сообщает ScienceDaily.
Инсульт относится к самым распространённым заболеваниям: за жизнь с ним сталкивается примерно каждый четвёртый взрослый человек. Около половины перенёсших инсульт остаются с длительными последствиями — параличом или нарушениями речи. Причиной таких расстройств становится нехватка кислорода в участках мозга или кровоизлияние, которое уничтожает нервные клетки. Поскольку восстановить погибшие клетки существующими методами невозможно, повреждения долгое время считались необратимыми.
«Именно поэтому так важно искать новые терапевтические подходы к потенциальной регенерации мозга после заболеваний или несчастных случаев», — приводит ScienceDaily слова Кристиана Такенберга, научного руководителя отделения в группе нейродегенерации Института регенеративной медицины Цюрихского университета (UZH). Один из возможных путей связан с нейральными стволовыми клетками, которые способны превращаться в разные типы клеток нервной системы. Команда под руководством Такенберга и постдокторанта Ребекки Вебер проверила эту идею в двух исследованиях совместно с группой Руслана Руста из Университета Южной Калифорнии.
Для экспериментов использовали человеческие нейральные стволовые клетки, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток — обычные соматические клетки человека перепрограммировали так, чтобы они вновь обрели способность развиваться в различные типы клеток. У мышей вызывали необратимый инсульт, причём повреждения мозга максимально приближали к ключевым признакам инсульта у людей. Чтобы иммунная система животных не отторгла человеческие клетки, грызунов генетически модифицировали. Через неделю после инсульта стволовые клетки вводили прямо в повреждённые области мозга, а затем следили за их судьбой с помощью визуализации и биохимического анализа.
«Мы обнаружили, что стволовые клетки выживали в течение всего периода анализа — пяти недель, и большинство из них превращались в нейроны, которые даже взаимодействовали с уже существующими клетками мозга», — отмечает Такенберг. Способность новообразованных клеток встраиваться в действующие нейронные сети принципиально важна: одного лишь появления новых нейронов для восстановления функций недостаточно. Помимо этого, лечение запустило более широкий восстановительный отклик: в повреждённой ткани образовались новые кровеносные сосуды, снизилась интенсивность воспаления и укрепилась целостность гематоэнцефалического барьера — защитной границы между кровью и тканью мозга, повреждение которой усиливает воспаление и травму после инсульта. Самое главное, биологические изменения сопровождались улучшением движений у животных: пересадка клеток устранила двигательные нарушения, вызванные инсультом, что частично оценивали с помощью анализа походки мышей с применением искусственного интеллекта.
Эксперименты изначально планировали с прицелом на будущее лечение людей. Стволовые клетки, например, создавали без реагентов животного происхождения, чтобы снизить возможные риски и регуляторные сложности. Протокол производства команда UZH разработала совместно с Центром исследований и применения iPS-клеток (CiRA) Киотского университета. Второе исследование выявило важную роль timing (выбора времени): пересадка клеток давала лучший результат, если её проводили через неделю после инсульта, а не сразу. Такая отсрочка заметно упрощает применение метода в клинике — у врачей появляется время на подготовку лечения, а не необходимость действовать в острый период.
Несмотря на обнадёживающие результаты, исследователи подчёркивают: прежде чем широко тестировать терапию на людях, предстоит решить ряд проблем. «Нам нужно минимизировать риски и упростить потенциальное применение у человека», — говорит Такенберг. Одна из опасностей — неконтролируемый рост стволовых клеток в мозге, и группа Такенберга вместе с Русланом Рустом разрабатывает своего рода предохранительный механизм против этого. Кроме того, учёные ищут менее инвазивный способ доставки клеток: вместо прямой пересадки в ткань мозга они разрабатывают эндоваскулярную инъекцию, при которой клетки вводят через кровеносные сосуды. Определённый опыт переноса терапии индуцированными стволовыми клетками в испытания на людях уже есть: в Японии идут первые клинические исследования такого подхода при болезни Паркинсона. «Инсульт может стать одной из следующих болезней, для которых станет возможным клиническое испытание», — заключает Такенберг.