Preprosta formula zdravila obnavlja možganske celice
Raziskovalci so naredili korak naprej v prizadevanju za tableto, ki lahko povrne možgansko funkcijo, izgubljeno z možgansko kapjo, možganskimi poškodbami in stanji, kot je Alzheimerjeva bolezen.
Raziskovalci so ustvarili nove nevrone s preprostim molekularnim koktajlom.Znanstveniki s Pennsylvania State University (Penn State) na State Collegeu so s kombinacijo le štirih majhnih molekul pretvorili glijske celice v delujoče nevrone.
Glijske celice lahko med drugim podpirajo in ščitijo nevrone, ki so celice, ki opravljajo duševne funkcije možganov.
V novem študijskem članku, ki je zdaj objavljen v reviji Poročila o izvornih celicahraziskovalci opisujejo, kako so njihovi pretvorjeni nevroni preživeli več kot 7 mesecev v laboratorijskih kulturah.
Novi nevroni so pokazali tudi sposobnost dela kot običajne možganske celice. Oblikovali so omrežja in komunicirali med seboj z uporabo električnih in kemičnih signalov.
Glijske celice se po poškodbi razmnožujejo
Starejši avtor študije Gong Chen, profesor biologije v Penn Stateu, pojasnjuje, da se nevroni ne obnovijo, ko se poškoduje možgansko tkivo.
"Nasprotno," dodaja, "se glijske celice, ki se naberejo okoli poškodovanega možganskega tkiva, lahko po možganskih poškodbah razmnožujejo."
V svojem študijskem prispevku s svojo ekipo razloži, kako glijske celice tvorijo brazgotine, ki ščitijo nevrone pred nadaljnjimi poškodbami.
Vendar pa glialne brazgotine zaradi svoje stalne prisotnosti blokirajo tudi rast novih nevronov in prenos signalov med njimi.
Prejšnji poskusi obnovitve nevronske regeneracije z odstranjevanjem brazgotin na gliji so imeli "omejen uspeh", ugotavljajo avtorji študije.
Profesor Chen meni, da je "najboljši način za obnovo izgubljenih nevronskih funkcij" ustvarjanje novih nevronov iz glialnih celic blizu mrtvih nevronov.
Preprogramiranje astrocitov v nevrone
V prejšnjem delu je profesor Chen s svojo ekipo dokazal, da je mogoče vrsto glijske celice, imenovano astrociti, "kemično reprogramirati" v nevrone z devetimi majhnimi molekulami v določenem zaporedju. Ko pa so raziskali, kako metodo prevesti iz laboratorija v kliniko, so ugotovili, da je prezapletena.
Cilj nove študije je bil torej najti manjšo kombinacijo molekul, ki lahko astroprote reprogramirajo v delujoče nevrone na bolj neposreden način.
Raziskovalci so preizkušali na stotine kombinacij, dokler niso našli učinkovite formule, ki vsebuje "štiri glavna zdravila".
»Z uporabo štirih molekul,« razlaga avtor študije Jiu-Chao Yin, ki je podiplomski študent biologije v državi Penn State, »ki modulirajo štiri kritične signalne poti v človeških astrocitih, lahko človeške astrocite učinkovito obrnemo - kar 70 odstotkov - v funkcionalne nevrone. "
Ekipa je preizkusila tudi učinek izpusta ene od štirih molekul iz formule. Nobena formula s tremi zdravili pa ni bila tako učinkovita kot različica s štirimi zdravili. Pravzaprav je bila najboljša kombinacija treh zdravil 20 odstotkov manj učinkovita od kombinacije štirih zdravil.
Uporaba samo ene molekule ni bila dovolj za pretvorbo astrocitov v nevrone.
Preprosta alternativa genski terapiji
Profesor Chen in njegovi kolegi že nekaj časa delajo na regeneraciji nevronov. Preden so se posvetili kemičnemu reprogramiranju, so eksperimentirali z gensko terapijo.
Ugotovili pa so, da bi bil pristop genske terapije, ki bi lahko stal okoli 500.000 USD na osebo, predrag. Poleg tega izvajanje genske terapije zahteva izpopolnjene, napredne tehnike in strokovno znanje.
Profesor Chen pojasnjuje, da je glavna prednost pristopa kemijskega programiranja v tem, da bi se "tablete, ki vsebujejo majhne molekule, lahko razširjale po vsem svetu, tudi brez naprednih bolnišničnih sistemov na celo podeželje."
Prav tako je s svojo ekipo ugotovil, da je vbrizgavanje štirih zdravil odraslim miši povečalo nastajanje novih možganskih celic v hipokampusu, ki je možganska regija, ki ima pomembno vlogo v spominu.
Pred nami je še veliko dela
Avtorji študije poudarjajo, da so ugotovitve le korak naprej k regeneraciji nevronov v tableti. Pri razvoju prave formule je še veliko dela, zlasti glede "pakiranja in dostave" majhnih molekul.
Raziskovalci morajo poleg potrditve njihove učinkovitosti raziskati tudi neželene učinke in varnost zdravil.
Prepričani pa so, da bo njihova nova formula s štirimi zdravili nekoč uresničila svoj potencial neposrednega zdravljenja ljudi, ki izgubijo nevronsko funkcijo zaradi možganske poškodbe, možganske kapi in nevrodegenerativnih stanj, kot je Alzheimerjeva bolezen.
"Moje zadnje sanje so razviti preprost sistem za dajanje zdravil, kot je tableta, ki lahko pomaga bolnikom z možgansko kapjo in Alzheimerjevo boleznijo po vsem svetu pri regeneraciji novih nevronov in obnovi izgubljenih sposobnosti učenja in spomina."
Prof. Gong Chen