Искусственные нейроны восстанавливают повреждения спинного мозга

Исследователи изучали особый тип клеток: спинномозговые интернейроны V2a, которые играют роль связующих элементов в нейронных цепях и участвуют в контроле движений и дыхания. Теперь ученые научились получать эти клетки из стволовых и пересаживать их в поврежденный спинной мозг. Ключевым достижением стало то, что трансплантированные человеческие V2a‑интернейроны не только выживали в зоне травмы у крыс, но и формировали новые связи с собственными нервными цепями животных, улучшая моторную функцию, связанную с дыханием.

Разработка метода заняла около полутора лет проб и ошибок. Команда под руководством Ланы Жолудевой усовершенствовала протоколы дифференцировки, чтобы получать из стволовых клеток человека именно нужные подтипы нейронов. Важным практическим шагом стало обеспечение возможности замораживать полученные клетки в пробирках и затем размораживать для использования, такой шаг является критически важным для будущей клинической трансляции терапии.

Эксперимент проводили на взрослых крысах. Клетки пересаживали через неделю после травмы шейного отдела спинного мозга, именно такие повреждения чаще всего встречаются у людей и приводят к нарушению дыхательных функций. Через два месяца после трансплантации было зафиксировано, что новые клетки не только выжили в агрессивной среде зоны повреждения, но и образовали функциональные связи с окружающими нейронами. При стимуляции участка трансплантации наблюдался рост активности диафрагмы. Кроме того, когда исследователи активировали собственные нейроны ствола мозга крыс (которые идут от головного мозга к спинному), пересаженные клетки включались в ответ — это подтвердило их интеграцию в существующую нервную сеть.

В обычных условиях различия в дыхании между группами животных были не слишком заметны. Но при функциональных нагрузках, например, в условиях пониженного содержания кислорода или повышенного уровня углекислого газа, когда диафрагме приходится работать интенсивнее, картина становилась более очевидной. Большинство травмированных крыс без трансплантации демонстрировали признаки дыхательной недостаточности. В то же время три четверти животных, получивших V2a‑интернейроны, успешно справлялись с нагрузкой. По словам Жолудевой, это отражает разницу между пациентом, который из‑за обычной простуды может снова оказаться на аппарате ИВЛ, и пациентом, у которого сохраняется достаточный резерв функции, чтобы справиться с таким стрессом.

Также была выделена подгруппа пересаженных V2a‑нейронов, которые с наибольшей вероятностью встраивались в дыхательные цепи хозяина и вносили вклад в восстановление. Дальнейшая работа будет направлена на то, чтобы повысить предсказуемость и эффективность такой интеграции.

Прежде чем переходить к клиническим испытаниям на людях, предстоит решить ряд задач. Во‑первых, проверить эффективность подхода на более крупных животных. Во‑вторых, выяснить, будет ли терапия столь же действенной, если применять ее не через неделю после травмы, а спустя месяцы или даже годы. Кроме того, команда планирует расширить подход на другие функциональные цепи, в частности, на те, что управляют движениями рук и кистей. Для пациентов с травмой шейного отдела восстановление именно этих функций часто является главным приоритетом.