Ученые из СПбГУ совместно с исследователями из Каролинского института (Швеция) впервые показали, что внутри живого организма млекопитающего возможно направленное создание клеток центральной нервной системы, которые будут выполнять свои обычные функции и восстанавливать поврежденный спинной мозг при травмах. Оказалось, что клетки выстилки центрального канала спинного мозга можно трансформировать в олигодендроциты — именно они формируют «изоляционный материал» вокруг аксонов нервных клеток.
© Enric Llorens-Bobadilla et al./Science, 2020
Профессиональные нейробиологи хорошо знают, что фраза «нервные клетки не восстанавливаются» — всего лишь наивное предостережение от излишних переживаний, которое имеет мало общего с научными фактами. В мозге даже взрослого человека нейрогенез, то есть образование новых нейронов, все-таки происходит. Этой способности хватает, чтобы поддерживать когнитивные функции в порядке, но не чтобы, например, восстановить спинной мозг водителя, повредившего позвоночник в автомобильной аварии. После такой травмы в нервной ткани появляется «глиальный» рубец — и прежние функции спинного мозга в полном объеме вернуть уже не получается.
Все же группа исследователей из Каролинского института и Санкт-Петербургского государственного университета под руководством пионера в области исследований стволовых клеток мозга профессора Йонаса Фризена смогла сделать шаг к тому, чтобы научиться восстанавливать поврежденные ткани центральной нервной системы внутри живого организма. Эксперименты проводились на мышах с использованием трансгенных технологий. Ученые показали, что при различных травмах спинного мозга у мышей можно управляемо запустить процесс образования полноценных олигодендроцитов, которые будут выполнять свои функции по миелинизации аксонов нервных клеток поврежденной ткани. Именно олигодендроциты, оборачивая свои отростки вокруг аксонов нервных клеток, формируют так называемые миелиновые оболочки — особый «изоляционный материал», который способствует быстрому распространению нервных импульсов в центральной нервной системе (ЦНС).
Образование олигодендроцитов происходило из эпендимальных клеток, которые выстилают центральный канал спинного мозга. Для этого в этих клетках с помощью генетических технологий искусственно вызывали появление особенного белка, транскрипционного фактора Olig2, который в норме управляет программой формирования специфических свойств (дифференцировки) клеток олигодендроцитов в ЦНС в эмбриональном развитии.
«Процессы восстановления в нервной системе, к сожалению, крайне ограничены, — рассказал один из авторов статьи в Science, заведующий лабораторией биологии синапсов Института трансляционной биомедицины, профессор СПбГУ и Каролинского института Олег Шупляков. — Мы знаем, что такими способностями от природы обладают примитивные позвоночные, например саламандры, но не человек. Возможно, благодаря подобным научным исследованиям в будущем нам удастся полностью восстанавливать повреждения в центральной нервной системе у людей».
Следующие шаги исследователей — детальное изучение программ запуска дифференцировки нервных клеток различных модальностей у позвоночных, а также разработка медицинских технологий, которые помогут восстанавливать функции центральной нервной системы после травм ЦНС и при нейродегенеративных заболеваниях у человека.
Сегодня ученые Института трансляционной биомедицины СПбГУ активно сотрудничают с коллегами из Каролинского института — одного из крупнейших в Европе медицинских университетов. В рамках договора о сотрудничестве они проводят совместные исследования, а также разрабатывают программы по подготовке молодых специалистов.
«Публикация в Science — это хороший пример научного международного сотрудничества. Возможность работать и думать вместе позволяет подойти к решению проблемы шире, использовать мультидисциплинарный подход и достичь результатов мирового уровня, которые невозможно было бы получить в одной лаборатории. В Институте трансляционной биомедицины СПбГУ уже несколько лет ведутся работы как по поиску новых методов восстановления функций спинного и головного мозга, так и по разработке новых методов перепрограммирования и дифференцировки клеток. Уникальные генетические технологии, разработанные в рамках данной работы, придадут новый импульс этим направлениям и позволят специалистам института по-новому решать ключевые проблемы современной биомедицины», — считает директор Института трансляционной биомедицины СПбГУ, научный руководитель Клиники высоких медицинских технологий имени Н. И. Пирогова СПбГУ профессор Рауль Гайнетдинов.
Исследование было поддержано грантом СПбГУ № 51132811.
Статья опубликована в журнале Science
Источник: Пресс-служба СПбГУ
