Настройка на мозъка: нервните клетки се възстановяват

Дори и най-мощната машина, способна да вдигне десетки тонове, става напълно безпомощна, когато командите от контролния панел престанат да достигат до изпълнителните механизми. В същото време електроцентралата може да е работеща, но такава дреболия като липсата на контакт в информационно-командната система води до пълно обездвижване на машината. Така че в жив организъм: в резултат на травма или дегенеративни заболявания има загуба на връзка между нервната система и напълно здравите мускули (парализа).

В това състояние живеят милиони хора по целия свят. Можете да върнете активност към тях по два начина: чрез възстановяване на предишния канал за комуникация или чрез полагане на нов. Неврофизиолозите от катедрата по Невромоторен институт по неврология на Университета в Лондон колеж с колеги от Съвета по медицински изследвания на Центъра по невробиология, Кралския колеж в Лондон, поеха по втория път. Те отглеждат нови работещи нерви в тялото на мишки.


Линда Грийнсмит, професор, Център по невромускулни заболявания, Институт по неврология, University College London:

„Нашият метод за възстановяване на работата на парализирани крайници има сериозни предимства пред съществуващите методи. Традиционното стимулиране на електрически нерв може да бъде болезнено и да доведе до бърза мускулна умора. Освен това, ако двигателните неврони са унищожени в резултат на нараняване или заболяване, електрическата стимулация е просто безполезна. Пет години по-късно се надяваме да изведем техниката си на изпитвания върху хора и евентуално да разработим лечение за хора с парализирани мускули, по-специално за тези, които са загубили способността да дишат самостоятелно поради парализа на мускулите на диафрагмата - създавайки нещо като оптичен двигателен стимулатор неврони. "

От епруветка до тяло

Идеята беше да се трансплантират неврони, получени in vitro, в областта на разпадане на влакната. Техните процеси трябва постепенно да се простират в правилната посока и да образуват алтернативен кабел, който (за научни цели) може да бъде включен и изключен с помощта на оптогенетични методи. Учените въведоха фоточувствителния протеин ген, канародопсин-2 (ChR2), в мишини ембрионални стволови клетки, а младите моторни миши неврони (клас неврони, които се свързват с мускулната тъкан) бяха отгледани от този клетъчен материал. Такива клетки могат да се възбуждат от светлина.

След това при възрастни мишки седалищният нерв се издърпва с конец в областта на бедрото, блокирайки сигнала към мускулите на задната лапа. За да възстановят работата на мускулите и в същото време да изпробват техниката си, учените засаждат смес от стволови клетки и по-рано отглеждани млади неврони (така наречените ембриоидни тела) в нервната тъкан на бедрената кост. Нови клетки се вкорениха, невроните узряват и в рамките на месец дълги аксони растат по седалищния нерв, достигайки съответните мускулни групи. Хистологичният анализ показа, че са установени необходимите връзки с мускулите, а методите на оптогенетиката дават възможност да се провери дали те работят.

Перспективите за тази техника са съвсем очевидни: ако не можете да възстановите прекъснатите връзки в тялото, можете да създадете нови. В същото време медицинските приложения и грижите за пациентите са все още много далеч. На първо място, трябва да изучите дългосрочния ефект от невроновата трансплантация, за предпочитане през годините, а не месеци. Експериментите с мишки не гарантират, че техниката ще работи при хората - това също ще трябва да се провери. Нуждаем се от миниатюрни светодиоди, които се имплантират в тъканта, и сигурни средства за доставяне на ген. Това са предизвикателства за бъдещето. Работата на британските неврофизиолози показва принципа, възможна стратегия за възстановяване на функциите на периферната нервна система. Това работи надеждно в жив организъм, но масата на най-важните експерименти тепърва предстои.

Можете да активирате невроните по прост начин, като приложите към тях електрически разряд. Но в този случай ефектът се проявява върху всички клетки в областта на електрода. Ако е необходимо да се включват клетки избирателно, в този случай само трансплантирани неврони, учените използват оптогенетични методи (вж. PM No. 5'2014). Неврофизиолозите осветяват нервната тъкан на задните крака на мишки под анестезия с кратки светлинни изблици и наблюдавано свиване на мускулите в отговор, в пълно съответствие с стимулацията. Може да се заключи, че невроните от тръбата не само се разтоварват с електрически импулс, но и успешно го пренасят в мускулите по време на своите процеси. С други думи, те поеха отговорностите на затегнат (прекъснат) нерв.

Оптика в биологията

Обаче няма съмнение, че оптичните технологии ще проникват все повече в медицината. Докато оптогенетиката си остава изключително изследователски инструмент, например лазерите вече се използват в различни приложения. Това е преди всичко фототермолиза, която ви позволява да премахнете белези, белези и други новообразувания по кожата поради селективно унищожаване чрез лазерно нагряване на избрани целеви клетки. В допълнение, лазерът се използва за заздравяване на рани и трофични язви. Мощен начин да го използвате в бъдеще би била технологията на активиране на лекарства вътре в тялото. Ако действието на лекарството се задейства от светлина, може да се направи много точен избор кога и в кой момент от тялото трябва да работи. Това би променило значително клиничната практика и разработването на лекарства. И в комбинация с оптогенетиката, контролируемостта ще се увеличи с друг порядък. Експертите отвън могат да определят не само времето и мястото на активност на лекарството, но и кои клетки ще реагират на него. В рамките на стратегията, описана в статията, с помощта на лазер може да се контролира разширението на аксоните на нервните клетки, като буквално им показва пътя. За това са необходими лазерно активирани невротрофини (молекули, които насърчават растежа) и чувствителността към невроните към тях, включени оптогенетично. По този начин е възможно да се осигури точното полагане на нови нервни влакна и изключително от новозасадени клетки. Напредъкът в тази област е бърз и отделните фантазии рано или късно стават реалност.

Статията „Светлина и нерви“ е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 6, юни 2014 г.).

Препоръчано

Никола представи нов водороден камион
2019
Как козите и магаретата влизат в политиката
2019
Мечти за безсмъртие: Кой иска да живее завинаги
2019