«Текущее лечение инсульта имеет узкое временное окно, обычно в течение нескольких часов после возникновения инсульта», – сказал ведущий автор Ючэн Чен, научный сотрудник Пенсильванского университета. "Многие пациенты не могут получить лечение вовремя и в результате часто страдают от стойкой инвалидности, вызванной необратимой потерей нейронов. Существует острая необходимость в разработке новой терапии для регенерации новых нейронов и восстановления утраченных функций мозга у пациентов с инсультом."
Человеческий мозг насчитывает около 86 миллиардов нейронов.
Хотя мини-инсульты можно терпеть, умеренный инсульт, связанный с потерей миллиардов нейронов, оставляет пагубные последствия, которые не восстанавливаются спонтанно.
"Итак, критический вопрос, который до сих пор остается без ответа в области нейрорегенерации, заключается в том, как мы можем регенерировать миллиарды новых нейронов в мозгу пациента после инсульта?"сказал Гонг Чен, профессор биологии и Верн М. Уилламан, заведующий кафедрой естественных наук в Пенсильванском университете и руководитель исследовательской группы. "Самым большим препятствием для восстановления мозга является то, что нейроны не могут восстанавливаться.
Многие клинические испытания инсульта потерпели неудачу за последние несколько десятилетий, в основном потому, что ни одно из них не может регенерировать достаточно новых нейронов, чтобы восполнить потерянные нейроны."
Гонг Чен и его команда первыми разработали новый подход к регенерации функциональных нейронов с использованием глиальных клеток, группы клеток, окружающих каждый нейрон в головном мозге, которые обеспечивают необходимую поддержку нейронам.
В отличие от нейронов, глиальные клетки могут делиться и восстанавливаться, особенно после травмы головного мозга.
«Я считаю, что превращение глиальных клеток, которые уже присутствуют в мозге, в новые нейроны – лучший способ восполнить потерянные нейроны», – сказал Гонг Чен. "Эти глиальные клетки являются соседями мертвых нейронов в головном мозге и, вероятно, имеют одну и ту же предковую клеточную линию."
Команда Гонг Чена ранее сообщала, что единственный генетический нейронный фактор, NeuroD1, может напрямую преобразовывать глиальные клетки в функциональные нейроны внутри мозга мышей с болезнью Альцгеймера, но общее количество генерируемых нейронов было ограничено. Исследовательская группа полагала, что эта ограниченная регенерация была связана с ретровирусной системой, используемой для доставки NeuroD1 в мозг.
В текущем исследовании группа исследователей использовала вирусную систему AAV, которая в настоящее время является первым выбором для генной терапии нервной системы, для доставки NeuroD1 в моторную кору головного мозга мышей, пострадавших от инсульта.
Многие нейроны умирают после инсульта, но выжившие глиальные клетки могут размножаться и образовывать глиальный рубец в областях инсульта. Система AAV была разработана для экспрессии NeuroD1 преимущественно в глиальных клетках, которые образуют эти рубцы, превращая их непосредственно в нейронные клетки.
Такая технология прямого преобразования глии в нейроны не только увеличивала плотность нейронов в зонах инсульта, но и значительно сокращала потерю ткани головного мозга, вызванную инсультом.
Интересно, что новообразованные нейроны показали сходные нейронные свойства с нейронами, которые были потеряны после инсульта. Это предполагает потенциальное влияние локальной глиальной линии на идентичность преобразованных нейронов.
«Самым захватывающим открытием этого исследования является то, что недавно преобразованные нейроны полностью функциональны, запускают повторяющиеся потенциалы действия и формируют синаптические сети с другими ранее существовавшими нейронами», – сказал Гонг Чен. "Они также направляют аксоны на большие расстояния в нужные цели и способствуют восстановлению двигательной функции."
Отдельная совместная работа под руководством Грегори Квирка, профессора Университета Пуэрто-Рико, позволила дополнительно протестировать генную терапию на основе NeuroD1 на модели инсульта у крыс. Куирк и его коллеги также обнаружили, что эта технология прямого преобразования глии в нейрон может спасти когнитивные функциональные нарушения, вызванные инсультом.
«Поскольку глиальные клетки находятся повсюду в головном мозге и могут делиться, чтобы регенерировать себя, наше исследование предоставляет доказательство концепции, что глиальные клетки в головном мозге могут использоваться как источник молодости для регенерации новых функциональных нейронов для восстановления мозга не только для инсульт, но также и при многих других неврологических расстройствах, которые приводят к потере нейронов », – сказал Ючен Чен. «Наш следующий шаг – продолжить тестирование этой технологии и, в конечном итоге, превратить ее в клинически эффективные методы лечения, которые принесут пользу миллионам пациентов во всем мире."