Мини-мозг подсказал ученым, как восстанавливать парализованных после травмы позвоночника

Нервная система зарождается у человека еще в утробе матери, формирование происходит на самых первых этапах развития. Наши нервные клетки (нейроны) образуют связи, позволяющие передавать информацию между головным и спинным мозгом. Ключевым компонентом каждого нейрона считается аксон — «кабель» из нервных волокон, который передает информацию другим нейронам, чтобы активировать сокращение мышц.

Так сложилось, что в какой-то момент аксоны начинают расти все медленнее и медленнее, а повреждения головного и спинного мозга становятся необратимыми. Например, если человек сломает позвоночник, то даже после операции и реабилитации рефлексы не восстановятся, а чувствительность в ногах пропадет. Однако ученые из Британии придумали, как можно возвращать людям способность двигаться.

Первые разработки начались еще в 2021 году. Тогда доктор Андраш Лакатош и его коллеги разработали «мини-мозг», используя человеческие стволовые клетки. Модель выросла до размера горошины, и эксперты смогли провести первые опыты.

Сейчас команда создала образцы и спинного, и головного мозга — ткани органов получились максимально реалистичными. Впервые ученым удалось обнаружить, что нервные волокна из ткани головного мозга прорастают через зазор и соединяются со спинным мозгом, образуя рабочий контур, который может вызывать сокращение крошечных мышечных групп.

Эту «систему» эксперты выращивали в пробирке более года. Выяснилось, что примерно до 150-го дня, что соответствует середине третьего триместра беременности, аксоны могли восстанавливаться после повреждений, но после этого срока способность к регенерации сильно снижалась.

Анализ активности генов в нейронах, соединяющих мозг и спинной мозг, помог выявить сеть генов, которая действует как переключатель, ограничивающий способность аксонов к росту, пока нейроны созревают и формируют связи (синапсы). Оказалось, что блокировка ключевых регуляторов этой сети возвращала аксонам способность к росту.

Если аксоны могут снова расти, существует ли препарат, который им в этом поможет? Ученые озадачились и этим вопросом. Отличные результаты показал гормональный препарат линестренол. Опыт на поврежденных нейронах продемонстрировал, что он значительно ускоряет восстановление аксонов.

«Линестренол нельзя считать готовым решением для восстановления спинного мозга, но он демонстрирует, что реально воздействовать непосредственно на нейроны человека и регенерировать их аксоны. Утраченную связь между спинным и головным мозгом возможно восстановить», — говорит старший автор исследования доктор Андраш Лакатош.

В дальнейших экспериментах необходимо проверить, могут ли восстановленные аксоны не только расти, но и заново формировать правильные связи между головным и спинным мозгом. Если ученым удастся отладить этот механизм, то технология может стать основой будущих методов лечения паралича и тяжелых нейродегенеративных заболеваний.