Prosta formuła leku regeneruje komórki mózgowe
Badacze zrobili krok naprzód w poszukiwaniu pigułki, która może przywrócić funkcje mózgu utracone w wyniku udarów, urazów mózgu i schorzeń, takich jak choroba Alzheimera.
Naukowcy z Pennsylvania State University (Penn State) w State College przekształcili komórki glejowe w funkcjonujące neurony, używając kombinacji zaledwie czterech małych cząsteczek.
Komórki glejowe mogą między innymi wspierać i chronić neurony, czyli komórki pełniące funkcje umysłowe mózgu.
W nowym artykule do studium, który teraz znajduje się w czasopiśmie Raporty komórek macierzystych, naukowcy opisują, jak ich przekształcone neurony przetrwały ponad 7 miesięcy w hodowlach laboratoryjnych.
Nowe neurony wykazały również zdolność do działania jak normalne komórki mózgowe. Utworzyli sieci i komunikowali się ze sobą za pomocą sygnałów elektrycznych i chemicznych.
Komórki glejowe proliferują po urazie
Starszy autor badań Gong Chen, profesor biologii na Penn State, wyjaśnia, że neurony nie regenerują się, gdy tkanka mózgowa zostaje uszkodzona.
„W przeciwieństwie”, dodaje, „komórki glejowe, które gromadzą się wokół uszkodzonej tkanki mózgowej, mogą się rozmnażać po urazie mózgu”.
W swoim artykule badawczym on i jego zespół wyjaśniają, w jaki sposób komórki glejowe tworzą blizny, które chronią neurony przed dalszym uszkodzeniem.
Jednak ze względu na swoją stałą obecność blizny glejowe blokują również rozwój nowych neuronów i przekazywanie sygnałów między nimi.
Wcześniejsze próby przywrócenia regeneracji neuronów poprzez usunięcie blizn glejowych zakończyły się „ograniczonym sukcesem” - zauważają autorzy badania.
Prof. Chen uważa, że „najlepszym sposobem na przywrócenie utraconych funkcji neuronalnych” jest stworzenie nowych neuronów z komórek glejowych znajdujących się w pobliżu martwych neuronów.
Przeprogramowanie astrocytów na neurony
W poprzedniej pracy prof. Chen i jego zespół wykazali, że możliwe jest „przeprogramowanie chemiczne” typu komórek glejowych zwanych astrocytami na neurony przy użyciu dziewięciu małych cząsteczek w określonej sekwencji. Jednak kiedy badali, jak przetłumaczyć metodę z laboratorium do kliniki, zdali sobie sprawę, że jest to zbyt skomplikowane.
Tak więc celem nowych badań było znalezienie mniejszej kombinacji cząsteczek, które mogą przeprogramować astrocyty w funkcjonujące neurony w prostszy sposób.
Naukowcy przetestowali setki kombinacji, aż znaleźli skuteczną formułę zawierającą „cztery podstawowe leki”.
„Używając czterech cząsteczek”, wyjaśnia autor pierwszego badania Jiu-Chao Yin, który jest absolwentem biologii na Penn State, „które modulują cztery krytyczne szlaki sygnałowe w ludzkich astrocytach, możemy skutecznie zmieniać ludzkie astrocyty - aż 70 procent - w funkcjonalne neurony ”.
Zespół przetestował również efekt upuszczenia jednej z czterech cząsteczek z formuły. Jednak żadna formuła zawierająca trzy leki nie była tak skuteczna jak wersja czterolekowa. W rzeczywistości najlepsza kombinacja trzech leków była o 20 procent mniej skuteczna niż kombinacja czterech leków.
Użycie tylko jednej cząsteczki nie wystarczyło, aby przekształcić astrocyty w neurony.
Prosta alternatywa dla terapii genowej
Prof. Chen i jego koledzy od jakiegoś czasu pracują nad regeneracją neuronów. Przed przejściem do przeprogramowania chemicznego eksperymentowali z terapią genową.
Doszli jednak do wniosku, że terapia genowa, która może kosztować około 500 000 USD na osobę, byłaby zbyt droga. Ponadto prowadzenie terapii genowej wymaga wyrafinowanych, zaawansowanych technik i wiedzy fachowej.
Prof. Chen wyjaśnia, że główną zaletą podejścia programowania chemicznego jest to, że „pigułka zawierająca małe cząsteczki mogłaby być szeroko rozpowszechniona na świecie, docierając nawet do obszarów wiejskich bez zaawansowanych systemów szpitalnych”.
On i jego zespół odkryli również, że wstrzyknięcie czterech leków dorosłym myszom zwiększyło wytwarzanie nowych komórek mózgowych w hipokampie, który jest obszarem mózgu, który odgrywa rolę w pamięci.
Dużo więcej pracy do przodu
Autorzy badania podkreślają, że odkrycia są tylko krokiem naprzód w kierunku regeneracji neuronów w pigułce. Nadal jest wiele do zrobienia, aby opracować odpowiednią formułę, szczególnie w odniesieniu do „pakowania i dostarczania” małych cząsteczek.
Oprócz potwierdzenia ich skuteczności naukowcy muszą również zbadać skutki uboczne i bezpieczeństwo leków.
Są jednak przekonani, że ich nowa czterolekowa formuła pewnego dnia zda sobie sprawę ze swojego potencjału jako prostego leczenia dla osób, które utraciły funkcje neuronalne w wyniku urazu mózgu, udaru i schorzeń neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera.
„Moim największym marzeniem jest opracowanie prostego systemu dostarczania leków, takiego jak pigułka, który może pomóc pacjentom z udarem i chorobą Alzheimera na całym świecie zregenerować nowe neurony i przywrócić utracone zdolności uczenia się i zapamiętywania”.
Prof. Gong Chen
