Как починить спинной мозг

Оригинальный метод лечения повреждений спинного мозга предлагают ученые из Калифорнии. Метод заключается в ингибировании белка, активного в нейронах спинного мозга, что должно позволить им снова начать расти, и введении в спинной мозг фибрина лосося – нерастворимого белка, который смог бы сформировать каркас для роста новых нейронов.

Чтобы многоклеточный организм был жив, здоров и работал как положено, нужно чтобы все клетки этого организма подчинялись единому плану. Например, большинство клеток, пожалуй, кроме клеток эпителия и клеток крови, должны делиться медленно или вовсе делиться не должны. В недавней работе было показано, что быстрый рост числа нейронов приводит к забыванию человеком предыдущих событий. Именно поэтому, по мнению авторов, люди мало что помнят о первых нескольких годах своей жизни. Утрата воспоминаний – не самое страшное, что может произойти из-за слишком активного деления клеток. Злокачественные опухоли как правило вырастают из клеток, которые благодаря мутации научились делиться и расти быстрее, чем им было положено.

За тем, чтобы клетки не делились слишком быстро, присматривают несколько разных механизмов. Один из таких механизмов запускается белком под названием PTEN. PTEN – это фосфатаза, то есть фермент, который может отщеплять от белков фосфатную группу. Как правило, присоединение фосфатной группы делает белок активным, а отщепление – неактивным. По своему роду деятельности фосфатазы противоположны киназам, которые присоединяют фосфатную группу к белкам. Сложные многоступенчатые каскады химических реакций в живых клетках приводят к тому, что киназы ускоряют рост и деление клеток, а фосфатазы – замедляют. О том, что повышенная активность киназ может приводить к образованию опухолей, и о том, как с этим пытаются бороться, можно почитать в нашем материале об ингибиторах тирозинкиназы. Таким образом, фосфатаза PTEN следит, чтобы клетки не делились слишком быстро. Мутации, делающие ее менее активной, совсем неактивной или попросту отсутствующей в клетке, обнаруживаются во многих злокачественных опухолях. Например, в 70% случаев рака простаты как минимум одна копия гена неактивна или отсутствует.

С другой стороны, теоретически современное состояние науки позволяет отключать какой-либо ген временно и в ограниченном числе клеток. И это даже может помочь бороться с серьезными заболеваниями.

Повреждения спинного мозга могут иметь очень серьезные последствия. Поскольку вдоль спинного мозга сигнал передается от головного мозга ко всем остальным органам, при повреждении получается, что сигналы престают попадать в нервные волокна ниже места повреждения. Это приводит к параличу и утрате сознательного контроля над собственным телом. Ситуация усложняется тем, что нейроны спинного мозга в норме у взрослого человека не делятся, следовательно, не обладают способностью к регенерации.

Гэйл Левандовский решил проверить, не начнут ли нейроны делиться, если выключить в них PTEN, который обычно отвечает в клетках за то, чтобы они не делились. Эксперименты на крысах прошли удачно: нейроны действительно стали делиться.

Однако получить клетки, из которых состоит орган, в чашке Петри – еще не значит сделать новый орган. Кроме самих клеток надо воссоздать еще и его трехмерную структуру. Обычно такая структура закладывается еще на этапе эмбрионального развития при взаимодействии клеток разных типов. В нервной системе, где связи между конкретными нейронами особенно важны, пространственная структура имеет особенное значение. Тут на помощь ученым пришел белок фибрин. Фибрин – основная составная часть тромба. Это длинное полимерное волокно, образующееся при сшивании мономеров – молекул белка фибриногена. Он нерастворим и обладает определенной жесткостью. В более раннем своем исследовании авторы показали, что он хорошо заполняет полости, образующиеся при повреждениях спинного мозга.

На этот раз исследователи пришли к выводу, что, если одновременно выключить PTEN и ввести фибрин, у крыс происходит восстановление моторики передних конечностей, которая отсутствовала из-за повреждений нервной системы. Такого восстановления не происходило при применении этих подходов по отдельности.

Дальше ученые хотели бы выяснить, помогает ли такое лечение ,только если применить его непосредственно после повреждения или же можно будет помочь и пациентам, перенесшим травму давно и страдающим от ее последствий.