Mózgi otyłych myszy pomogą w leczeniu ludzi?
Niewielka liczba odpowiednio dobranych komórek nerwowych, wprowadzonych do uszkodzonego obszaru mózgu myszy, przywraca jego utracone funkcje - ustalili badacze z USA i Polski.
Doświadczenia na myszach z defektem prowadzącym do otyłości oraz serię pomiarów dokumentujących skuteczność metody transplantacji neuronów przeprowadzono na Uniwersytecie Harwarda (UH), w Massachusetts General Hospital (MGH) oraz w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN (Instytut Nenckiego) w Warszawie - poinformował Instytut.
Praca opisująca te badania ukazała się właśnie w najnowszym wydaniu czasopisma "Science".
Jak wyjaśnili naukowcy, mózg bez neuronów reagujących na poziom leptyny we krwi nie kontroluje uczucia głodu i sytości. Wada genetyczna tego typu prowadzi do znacznej otyłości u ludzi i zwierząt. Polscy i amerykańscy badacze udowodnili w eksperymentach na myszach, że za pomocą transplantacji niewielkiej liczby nowych neuronów do uszkodzonego obszaru mózgu można przywrócić jego funkcje.
- Spektakularnym efektem przeprowadzonej przez nas naprawy mózgu było znaczne zmniejszenie wagi otyłych myszy z defektem genetycznym, a ponadto istotne zredukowanie niekorzystnych objawów towarzyszących cukrzycy - powiedział dr Artur Czupryn (Instytut Nenckiego, UH, MGH), pierwszy współautor pracy.
W medycynie - przypomniano w komunikacie Instytutu Nenckiego - od pewnego czasu próbuje się naprawiać uszkodzone fragmenty mózgu za pomocą przeszczepów z komórek macierzystych. Zabiegi te są ryzykowne. Wszczepione komórki często rozwijają się w sposób niekontrolowany, co najczęściej prowadzi do rozwoju nowotworów.
Celem prowadzonych od pięciu lat badań na UH, MGH i w Instytucie Nenckiego było wykazanie, że za pomocą niewielkiego przeszczepu komórkowego można zrekonstruować brakujące obwody neuronalne i przywrócić utracone funkcje mózgu.
Zespół z Harwardu i Instytutu Nenckiego skoncentrował się na przeszczepach niedojrzałych neuronów (neuroblastów) i komórek prekursorowych, czyli swoistych komórek macierzystych, których kierunek rozwoju został już zdeterminowany. Jak podaje Instytut Nenckiego, do przeszczepów zastosowano komórki wyizolowane z niewielkich obszarów rozwijającego się mózgu zarodków zdrowych myszy. W ten sposób zwiększono szansę przekształcenia się komórek wprowadzanych do mózgu biorców w kierunku powstawania neuronów lub towarzyszących im komórek glejowych.
Wszystkie przeszczepiane komórki znakowano za pomocą białka fluorescencyjnego, co umożliwiało śledzenie ich losów w mózgach biorców. Obserwacje przeprowadzane 20 i więcej tygodni po zabiegu wykazały, że prawie połowa wszczepionych komórek przekształcała się w komórki nerwowe o typowej morfologii, produkujące białka charakterystyczne dla normalnych neuronów.
Jak informuje Instytut, nowe neurony miały wykształcone synapsy i komunikowały się z pozostałymi neuronami w mózgu, a także prawidłowo reagowały na zmieniające się poziomy leptyny, glukozy i insuliny.
Ostatecznym dowodem na przywrócenie poprawnego funkcjonowania podwzgórza myszy były pomiary masy ciała i znaczników metabolicznych we krwi. W przeciwieństwie do kontrolnej populacji otyłych myszy z wadą genetyczną, myszy z wszczepionymi neuronami miały wagę zbliżoną do prawidłowej. Zaobserwowano też odwrócenie niekorzystnych zmian parametrów metabolicznych we krwi.
- W literaturze naukowej opisano dotychczas szereg prób przeszczepiania komórek do mózgu. My udowodniliśmy, że za pomocą naprawdę niewielkiego przeszczepu neuroblastów i komórek prekursorowych potrafimy odtworzyć uszkodzone fragmenty mózgu i wpłynąć na zachowanie całego organizmu. Pokazaliśmy, że można wprowadzać nowe neurony, które funkcjonują prawidłowo, dobrze integrują się z tkanką nerwową biorców i dzięki nim możliwe jest przywrócenie brakujących funkcji mózgu. Metoda okazała się przy tym mało inwazyjna, a także bezpieczna, ponieważ nie doprowadzała do powstawania nowotworów - podsumowuje dr Czupryn.
Jak napisano w komunikacie, nowa metoda mogłaby pomóc np. w usuwaniu skutków udarów mózgu lub efektywniejszym leczeniu choroby Parkinsona, którą wiąże się z niesprawnością dość dobrze określonego obszaru mózgu. Naukowcy podkreślają jednak, że zanim terapie oparte na ich pomyśle trafią do klinik i szpitali, potrzebne będą długie lata eksperymentów, badań i testów.
Metody badawcze zastosowane w projekcie są obecnie rozwijane w Instytucie Nenckiego dzięki grantowi z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.