Naukowcy regenerują neurony, które przywracają chodzenie u myszy po paraliżu spowodowanym uszkodzeniem rdzenia kręgowego

W nowym badaniu na myszach badacze odkryli kluczowy element przywracania aktywności funkcjonalnej po uszkodzeniu rdzenia kręgowego. Neuronaukowcy wykazali, że ponowny wzrost określonych neuronów z powrotem do ich naturalnych regionów docelowych prowadził do regeneracji, natomiast przypadkowy odrost nie był skuteczny.

W badaniu z 2018 r. opublikowanym w czasopiśmie Nature zespół zidentyfikował podejście terapeutyczne, które powoduje odrost aksonów – maleńkich włókien łączących komórki nerwowe i umożliwiających im komunikację – po urazie rdzenia kręgowego u gryzoni. Ale nawet jeśli to podejście skutecznie doprowadziło do regeneracji aksonów w przypadku poważnych uszkodzeń rdzenia kręgowego, osiągnięcie przywrócenia funkcjonalności pozostało poważnym wyzwaniem.

W nowym badaniu, opublikowanym w tym tygodniu w czasopiśmie Science, zespół miał na celu ustalenie, czy skierowanie regeneracji aksonów z określonych subpopulacji neuronów do ich naturalnych regionów docelowych może prowadzić do znaczącego przywrócenia funkcjonalności po uszkodzeniu rdzenia kręgowego u myszy. Najpierw wykorzystali zaawansowaną analizę genetyczną, aby zidentyfikować grupy komórek nerwowych, które umożliwiają poprawę chodzenia po częściowym uszkodzeniu rdzenia kręgowego.

Następnie naukowcy odkryli, że sama regeneracja aksonów z tych komórek nerwowych w obrębie uszkodzenia rdzenia kręgowego bez konkretnych wskazówek nie miała wpływu na powrót do sprawności funkcjonalnej. Jednakże, gdy strategię udoskonalono tak, aby obejmowała wykorzystanie sygnałów chemicznych do przyciągania i kierowania regeneracją tych aksonów do ich naturalnego obszaru docelowego w odcinku lędźwiowym rdzenia kręgowego, zaobserwowano znaczną poprawę zdolności chodzenia w mysim modelu całkowitego uszkodzenia rdzenia kręgowego.

„Nasze badanie dostarcza kluczowych informacji na temat zawiłości regeneracji aksonów i wymagań dotyczących regeneracji funkcjonalnej po urazach rdzenia kręgowego” – powiedział dr Michael Sofroniew, profesor neurobiologii w David Geffen School of Medicine na UCLA i starszy autor nowego badania badanie. „Podkreśla to konieczność nie tylko regeneracji aksonów w obrębie zmian chorobowych, ale także aktywnego kierowania nimi, aby dotarły do ​​naturalnych obszarów docelowych, aby osiągnąć znaczącą odbudowę neurologiczną”.

Autorzy twierdzą, że zrozumienie, że przywrócenie projekcji określonych subpopulacji neuronów do ich naturalnych regionów docelowych stanowi znaczącą obietnicę dla rozwoju terapii mających na celu przywrócenie funkcji neurologicznych u większych zwierząt i ludzi. Jednakże badacze potwierdzają również złożoność promowania regeneracji na dłuższych dystansach u organizmów innych niż gryzonie, co wymaga strategii obejmujących skomplikowane cechy przestrzenne i czasowe. Mimo to dochodzą do wniosku, że zastosowanie zasad przedstawionych w ich pracy „odblokuje ramy umożliwiające znaczącą naprawę uszkodzonego rdzenia kręgowego i może przyspieszyć naprawę po innych postaciach uszkodzeń i chorób centralnego układu nerwowego”.

W skład zespołu badawczego weszli naukowcy z Instytutu NeuroX, Szkoły Nauk Przyrodniczych, Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii (EPFL); Oddział Neurochirurgii Szpitala Uniwersyteckiego w Lozannie (CHUV) i Uniwersytetu w Lozannie (UNIL), Centrum Neuroterapii Interwencyjnej (NeuroRestore); Centrum Bio i Neuroinżynierii Wyss; Katedra Neurologii Klinicznej, Szpital Uniwersytecki w Lozannie (CHUV) i Uniwersytet w Lozannie; Wydziały Bioinżynierii, Chemii i Biochemii, Uniwersytet Kalifornijski, Los Angeles; Platforma Bertarelli na rzecz Terapii Genowej, Szwajcarski Federalny Instytut Technologii; Brain Mind Institute, Szkoła Nauk Przyrodniczych, Szwajcarski Federalny Instytut Technologii; Centrum Neurobiologii M. Kirby’ego, Oddział Neurologii, Szpital Dziecięcy w Bostonie, Harvard Medical School, Boston; Katedra Neurobiologii, David Geffen School of Medicine, Uniwersytet Kalifornijski, Los Angeles.

Praca ta była wspierana przez Fundację Defitech, Wings for Life, Riders4Riders, Wyss Center for Bio and Neuroengineering, Szwajcarską Narodową Fundację Naukową (PZ00P3_185728 do M.A.A. i PZ00P3_208988 do J.W.S.); Fundacja Morton Cure Paralytic Foundation (dla MAA); Fundacja ALARME (do MAA i G.C); Fundacja Medyczna Dr. Miriam i Sheldona G. Adelsona (do M.V.S., Z.H. i T.J.D.); Wings for Life (MAA, M.V.S., M.A.S. i M.M); Fundacja Holcim-Stiftung (do J.W.S.); oraz Kanadyjskie Instytuty Badań nad Zdrowiem (do J.W.S.). Jesteśmy wdzięczni J. Ravierowi i M. Burri za ilustracje oraz L. Batti i I. Gantarowi z Advanced Lightsheet Imaging Center (ALICe) w Wyss Center for Bio and Neuroengineering w Genewie. Finansowanie: Praca ta była częściowo wspierana przy wykorzystaniu zasobów i usług Gene Expression Core Facility oraz Platformy Bertarelli na rzecz Terapii Genowej w Szkole Nauk Przyrodniczych EPFL.

źródło University of California - Los Angeles Health Sciences. "Scientists regenerate neurons that restore walking in mice after paralysis from spinal cord injury." ScienceDaily. ScienceDaily, 21 September 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/09/230921154413.htm>.