Группа ученых из Кембриджа провела исследование, в котором в лаборатории создала миниатюрные схемы, имитирующие соединение головного и спинного мозга и воссоздающие двигательные функции. Модели были созданы для того, чтобы выяснить, существует ли возможность обратить вспять изменения в нервах, возникающих при повреждении.
Нейроны по мере роста человека, начиная с эмбриона, формируют связи, необходимые для передачи информации между спинным и головным мозгом. Аксон представляет собой нервное волокно, которое служит «кабелем», передающим импульсы другим нервным клеткам и активирующим сокращения мышц. Со временем у человека снижается способность аксонов к росту. Поэтому, при повреждении спинного или головного мозга развиваются необратимые изменения, что приводит к выраженным нарушениям двигательных функций, таких как способность ходить или хватать руками. Такие нарушения функций возникают при травмах спинного мозга или неврологических заболеваниях (например, при БАС или рассеянном склерозе).
Ученые из Кембриджского университета под руководством доктора Андраша Лактоша еще в 2021 году создали с помощью стволовых клеток мини-мозги и добились их роста до размеров горошины. Такие органоиды по сути представляют собой 3D-модели, которые напоминают части коры головного мозга человека. Созданные модели ученые использовали для изучения молекулярных процессов, возникающих при боковом амиотрофическом склерозе, и поиск методов воздействия на эти процессы.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports, и они показали, что ученые смогли создать с помощью органоидов мини-версию головной – спинной мозг человека.
У человека ткани спинного и головного мозга разделены и соединение происходит с помощью аксонов. Исследователи содержали раздельно органоиды спинного и головного мозга. Было обнаружено, что нервные волокна из головного мозга прорастают через область разрыва, соединяются со спинным мозгом и формируется цепь, которая позволяет маленьким мышечным кластерам сокращаться.
Ученые выращивали мини-мозг в чашке Петри более года, и было обнаружено что до 150 дня, соответствующего середине триместра беременности, аксоны могут восстанавливаться после травмы, но после этого рост аксонов резко снижается.
Анализ экспрессии генов позволил определить сеть генов, которая является своеобразным «переключателем» ограничения способности аксонов к росту. Блокировка этих генов приводила к восстановлению способности аксонов к регенерации.
С помощью сканирования базы лекарственных соединений ученые нашли препарат, который обладает способность действовать на гены этой сети. Этим соединением оказался гормональный препарат линестренол, который используется как контрацептив и при некоторых нарушениях менструального цикла. Использование этого соединения на поврежденных нейронах показало, что происходит значительное ускорение регенерации аксонов.
Результаты исследования имеют большое значение для разработки методов лечения различных неврологических заболеваний, так как есть возможность воздействовать на рост аксонов.
