Vedci vypestovali model mozgu, miechy a svalov. Ukázal, že poškodenie nervov vedúce k ochrnutiu nemusí byť navždy nezvratné
Doteraz sa predpokladalo, že po zranení miechy ostanú nervové vlákna poškodené navždy, čo vedie k trvalej paralýze. Nový výskum začína túto predstavu obracať naruby.
Vedci v Cambridge posunuli výskum nervov o krok ďalej, než sa doteraz zdalo možné. V laboratóriu vytvorili miniatúrny model, ktorý napodobňuje prepojenie mozgu, miechy a svalov. A na tomto modeli ukázali niečo, čo ešte donedávna znelo ako uzavretá kapitola, poškodené nervové spojenia sa nemusia stratiť navždy.
Výskum vedie tím doktora Andrása Lakatosa z University of Cambridge. Vedci použili ľudské kmeňové bunky a „prinútili“ ich vyvinúť sa do trojrozmerných štruktúr, ktoré pripomínajú mozgové a miechové tkanivo. Tieto štruktúry potom prepojili do jedného funkčného systému.
Výsledok nevyzeral ako skutočný mozog, ale správal sa prekvapivo podobne. Nervové vlákna začali rásť z „mozgového“ orgánového modelu smerom k „mieche“, vytvorili spojenia a dokonca aktivovali malé svalové zhluky. Vedci tak vytvorili akýsi mini okruh, ktorý napodobňuje základný princíp pohybu tela.
„Naše organoidné modely pomáhajú preklenúť medzeru medzi zvieracími modelmi a tým, čo vidíme u pacientov,“ povedal András Lakatos.
Tento model nechali vedci rásť viac ako rok. Sledovali pritom jednu kľúčovú vec, schopnosť nervových vlákien (axónov) znovu dorásť po poškodení. Axón funguje ako „kábel“, ktorý prenáša signály medzi neurónmi. Keď sa preruší, komunikácia medzi mozgom a telom sa stratí. V prípade ľudí to často znamená trvalé ochrnutie. Výsledky však ukázali niečo prekvapivé.
Nervové vlákna dokážu po poškodení dorásť, ale majú hranicu
Do približne 150. dňa vývoja, čo zodpovedá obdobiu strednej fázy tehotenstva, dokázali axóny po poškodení znovu dorásť. Po tomto období sa však schopnosť regenerácie prudko znížila.
Neprehliadni
„Neuróny z menej vyzretých organoidov znovu dorástli dlhé vlákna po poškodení, ale zrelšie neuróny túto schopnosť stratili,“ vysvetlil hlavný autor štúdie George Gibbons: „Inými slovami, slabá regenerácia sa do nervového systému zakóduje počas dozrievania neurónov.“
Tento detail mení pohľad na to, prečo poškodenie miechy alebo mozgu často vedie k trvalým následkom. Nejde len o samotné zranenie, ale aj o to, že nervové bunky časom „uzamknú“ svoju schopnosť rásť.
Vedci sa potom pozreli hlbšie do genetiky týchto buniek. Analyzovali aktivitu génov a našli sieť, ktorá funguje ako akýsi biologický prepínač. Tento systém počas vývoja vypína schopnosť axónov rásť, keď sa neuróny stabilizujú a vytvoria konečné spojenia. Keď výskumníci tento mechanizmus narušili, neuróny opäť získali schopnosť regenerácie.
Výskumníci zašli s prácou ešte o krok ďalej, našli liek, ktorý by mohol podporiť regeneráciu axónov
Tím prešiel databázy liečiv a hľadal látky, ktoré by dokázali ovplyvniť identifikovanú génovú sieť. Narazili na liek lynestrenol, ktorý sa bežne používa ako hormonálna antikoncepcia alebo pri niektorých menštruačných poruchách. Keď ho aplikovali na poškodené neuróny, axóny začali rásť výrazne rýchlejšie.
„Keď sa mozog a miecha poškodia, nervové vlákna, ktoré prenášajú signály pohybu, sa zvyčajne neobnovia. Preto zostáva ochrnutie často trvalé,“ povedal Lakatos: „Teraz však vidíme, že blok, ktorý zastavuje regeneráciu, vznikne počas vývoja a v princípe ho možno zvrátiť.“
Vedci však zdôrazňujú, že nejde o hotové riešenie pre liečbu ľudí. Lynestrenol môže fungovať v laboratóriu, no v tele človeka sa správanie buniek komplikuje. Zranenie miechy totiž neovplyvňuje len neuróny, ale aj jazvové tkanivo, zápal a celý mikroprostredie poškodenia.
„Možno ešte nemáme liek, ale máme smer,“ naznačil vedecký tím vo svojej práci.
Zaujímavý je aj širší význam tohto prístupu. Organoidy, teda „mini orgány“ vypestované z ľudských buniek, čoraz viac nahrádzajú zvieracie modely. Mnohé experimenty na myšiach totiž nedokážu presne predpovedať správanie ľudského nervového systému.
„Veľa toho, čo vieme o regenerácii nervov, pochádza z hlodavcov, ale ich neuróny sa správajú inak než ľudské. Organoidy túto medzeru zapĺňajú,“ hovorí Lakatos.
Cambridge pritom využíva podobné modely aj v iných oblastiach, od vývoja pečene až po štúdium Crohnovej choroby. Výskum financovali britské inštitúcie vrátane Medical Research Council a organizácie Spinal Research, ktorá sa dlhodobo zameriava na poranenia miechy.
„Dnes vstupujeme do novej éry nádeje pre ľudí so zranením miechy,“ uzatvorila šéfka organizácie Louisa McGinn: „Najbližších päť rokov prinesie príležitosť zmeniť to, čo doteraz vyzeralo nemenné.“
Či sa tento prístup dostane do klinickej praxe, zatiaľ nie je jasné. Výsledky však naznačujú, že nervový systém človeka nemusí stratiť schopnosť regenerácie navždy. Skôr ju len časom vypne a vedci teraz hľadajú spôsob, ako ju znovu zapnúť.
