Простая формула лекарства регенерирует клетки мозга
Исследователи сделали шаг вперед в поисках таблеток, которые могут восстановить функцию мозга, потерянную в результате инсультов, травм головного мозга и таких состояний, как болезнь Альцгеймера.
Ученые из Университета штата Пенсильвания (Penn State) в Государственном колледже превратили глиальные клетки в функционирующие нейроны, используя комбинацию всего из четырех небольших молекул.
Глиальные клетки, помимо прочего, могут поддерживать и защищать нейроны, которые являются клетками, выполняющими психические функции мозга.
В новой исследовательской статье, которая теперь публикуется в журнале Отчеты о стволовых клетках, исследователи описывают, как их преобразованные нейроны выживали более 7 месяцев в лабораторных культурах.
Новые нейроны также показали способность работать как нормальные клетки мозга. Они образовывали сети и общались друг с другом с помощью электрических и химических сигналов.
Глиальные клетки размножаются после травмы
Старший автор исследования Гонг Чен, профессор биологии в Пенсильванском университете, объясняет, что нейроны не регенерируют при повреждении ткани мозга.
«Напротив, - добавляет он, - глиальные клетки, которые собираются вокруг поврежденной ткани мозга, могут размножаться после травмы головного мозга».
В своей исследовательской работе он и его команда объясняют, как глиальные клетки образуют рубцы, которые защищают нейроны от дальнейшего повреждения.
Однако из-за своего постоянного присутствия глиальные рубцы также блокируют рост новых нейронов и передачу сигналов между ними.
Авторы исследования отмечают, что предыдущие попытки восстановить регенерацию нейронов путем удаления глиальных рубцов имели «ограниченный успех».
Профессор Чен считает, что «лучший способ восстановить утраченные нейронные функции» - это создать новые нейроны из глиальных клеток рядом с мертвыми нейронами.
Перепрограммирование астроцитов в нейроны
В предыдущей работе профессор Чен и его команда показали, что можно «химически перепрограммировать» тип глиальных клеток, называемых астроцитами, в нейроны, используя девять небольших молекул в определенной последовательности. Однако, когда они выяснили, как перенести этот метод из лаборатории в клинику, они поняли, что это слишком сложно.
Итак, целью нового исследования было найти меньшую комбинацию молекул, которая может перепрограммировать астроциты в функционирующие нейроны более простым способом.
Исследователи протестировали сотни комбинаций, пока не нашли эффективную формулу, включающую «четыре основных препарата».
«Используя четыре молекулы, - объясняет автор первого исследования Цзю-Чао Инь, аспирант кафедры биологии Университета Пенсильвании, - которые модулируют четыре важнейших сигнальных пути в астроцитах человека, мы можем эффективно обращать астроциты человека - целых 70 процентов. - в функциональные нейроны ».
Команда также проверила эффект отбрасывания одной из четырех молекул формулы. Однако никакая формула из трех препаратов не была столь же эффективной, как версия из четырех препаратов. Фактически, лучшая комбинация из трех препаратов была на 20 процентов менее эффективной, чем комбинация из четырех.
Использования только одной из молекул было недостаточно для превращения астроцитов в нейроны.
Простая альтернатива генной терапии
Профессор Чен и его коллеги уже некоторое время работают над регенерированием нейронов. Прежде чем обратиться к химическому репрограммированию, они экспериментировали с генной терапией.
Однако они пришли к выводу, что подход к генной терапии, который может стоить около 500 000 долларов на человека, был бы слишком дорогим. Кроме того, проведение генной терапии требует сложных передовых методов и опыта.
Профессор Чен объясняет, что главное преимущество подхода химического программирования заключается в том, что «таблетки, содержащие небольшие молекулы, могут быть широко распространены по всему миру, даже в сельских районах, где нет современных больничных систем».
Кроме того, он и его команда обнаружили, что введение четырех препаратов взрослым мышам увеличивает образование новых клеток мозга в гиппокампе, который является областью мозга, которая играет роль в памяти.
Впереди еще много работы
Авторы исследования отмечают, что полученные данные - всего лишь один шаг вперед к регенерации нейронов в таблетках. Еще предстоит проделать большую работу по разработке правильной формулы, особенно в отношении «упаковки и доставки» малых молекул.
Помимо подтверждения их эффективности, исследователям также необходимо изучить побочные эффекты и безопасность препаратов.
Однако они уверены, что их новая формула из четырех препаратов однажды реализует свой потенциал в качестве простого лечения людей, которые теряют функцию нейронов из-за травм головного мозга, инсульта и нейродегенеративных состояний, таких как болезнь Альцгеймера.
«Моя главная мечта - разработать простую систему доставки лекарств, например таблетку, которая может помочь пациентам с инсультом и болезнью Альцгеймера по всему миру регенерировать новые нейроны и восстановить утерянные способности к обучению и памяти».
Проф. Гонг Чен
