Новый метод лечения прогрессирующей деменции на основе стволовых клеток сделал еще один большой шаг ближе к клинике.
Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе успешно выращивали восстанавливающие клетки мозга большими партиями и в высоком качестве, подходящие для трансплантации пациентам. Терапия предназначена для восстановления повреждений мозга в результате инсульта белого вещества , типа «тихого инсульта», который может начаться в течение многих лет. ухудшение когнитивных функций в виде заболевания, называемого «сосудистая деменция», и может даже ускорить развитие болезни Альцгеймера. Новая статья опубликована в журнале Stem Cell Research .
Когда нейроны умирают, как это происходит при инсульте, мозг обычно не может вырастить новые, чтобы заменить их. Ранее исследователи успешно пытались выращивать замещающие нейроны в лаборатории из стволовых клеток.
Однако этим проектом руководит С. Томас Кармайкл, доктор медицины, доктор философии, заведующий кафедрой неврологии Медицинской школы Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и временный директор Центра регенеративной медицины и стволовых клеток Эли и Эдит Брод. Исследования в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе используют другой подход.
Вместо нейронов стволовые клетки становятся клетками, называемыми астроцитами, своего рода клеткой мозга, которая поддерживает нейроны и влияет на них.
«Эти клетки выполняют множество задач по восстановлению мозга», - говорит Ирен Льоренте, доктор философии, первый автор статьи и доцент кафедры неврологии в медицинской школе. «Мы хотели заменить клетки, которые, как мы знали, были потеряны, но в процессе мы узнали, что эти астроциты также помогают и другими способами».
Клетки, которые производит Льоренте, являются астроцитами, способствующими восстановлению, которые посылают химические сигналы, которые вызывают заживление среди клеток, поврежденных в результате инсульта. Там, где нейроны были повреждены, астроциты вызывают отрастание длинных усиков, называемых аксонами, которые необходимы для связи с мозгом.
Другая важная клетка мозга, называемая клетками-предшественниками олигодендроцитов, или OPC, часто повреждается инсультом белого вещества. Здоровые OPC способствуют формированию защитной жировой оболочки, называемой миелином, которая окружает аксоны и позволяет им передавать электрические сигналы. Пересаженные астроциты взаимодействуют с поврежденными OPC и побуждают их к действию, восстанавливая миелин на вновь растущих аксонах.
Тихие удары могут привести к более позднему слабоумию
Острый инсульт в крупных кровеносных сосудах вызывает симптомы, чаще всего связанные с инсультом, такие как опущенное лицо или слабость в одной руке. Но инсульты белого вещества возникают в крошечных кровеносных сосудах, вызывая небольшие повреждения, которые постепенно накапливаются с течением времени.
«Когда случается инсульт, у вас нет серьезных симптомов», - объясняет Льоренте. «Теперь мы знаем, что инсульты белого вещества развиваются и перерастают в сосудистую деменцию и могут усугубить болезнь Альцгеймера. Но их действительно трудно обнаружить на ранней стадии».
В настоящее время у пациентов с инсультом белого вещества нет средств для восстановления повреждений мозга.
В исследовании, опубликованном в апреле в журнале Science Translational Medicine , Льоренте и ее коллеги продемонстрировали, что их терапия астроцитами у мышей стимулировала процессы восстановления мозга даже спустя долгое время после того, как произошло повреждение. У мышей, получивших терапию, в течение четырех месяцев после трансплантации улучшились память и двигательные навыки.
Команда также показала, что восстановительные эффекты для мозга продолжаются даже после смерти пересаженных клеток. Как только они пробудили системы репарации в нейронах и OPC, астроцитам, казалось, не нужно было задерживаться, чтобы произошло заживление.
От скамейки к постели
Однако демонстрация эффекта в лаборатории - это далеко не лечение пациентов-людей. Теперь исследователи разработали воспроизводимый метод производства большого количества высококачественных клеток намного быстрее, чем они могли раньше.
«Цель этой статьи - перенести технику со скамейки на прикроватную тумбочку», - говорит Льоренте. «Мы производим миллиарды клеток. Животным мы вводим только 100 000 клеток на мышь, но если мы переводим это на пациентов, мы думаем, что нам потребуется трансплантировать от 10 до 75 миллионов клеток каждому пациенту».
Стволовые клетки похожи на детские клетки, которые могут вырасти и превратиться в любую клетку тела. Клетки мозга, костные клетки, клетки крови - все они выполняют разные функции, поэтому все они должны активировать разные наборы генов, которые позволяют им выполнять эту функцию. После того, как клетка стала специализированной, ее нельзя повторно обучить. Если бы, например, клетки печени были имплантированы в мозг, они не смогли бы превратиться в клетки мозга.
Но стволовые клетки могут встать на путь превращения в любые клетки. Терапия астроцитами зависит от химического воздействия стволовых клеток на то, чтобы они стали правильным типом астроцитов. Если какие-то клетки сбились с пути, терапия не сработает.
Предыдущие методы требовали до шести месяцев для получения партии клеток, готовых к трансплантации. Метод, разработанный соавтором Биллом Лоури, доктором философии, профессором молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, резко сократил это время.
«Мы можем произвести астроциты за 35 дней», - говорит Льоренте. «Этот процесс обеспечивает быстрое, эффективное, надежное и клинически жизнеспособное производство нашего терапевтического продукта».
Терапия будет разработана как готовый продукт, а не создаваться на основе собственных клеток пациента.
Как только клетки попадают в мозг, они мигрируют в поврежденную область и воспроизводятся, но только в течение ограниченного времени. Неконтролируемый рост мог вызвать опухоль, и исследователи тщательно изучили мышей, чтобы убедиться, что этого не произойдет. Пересаженные клетки размножаются в течение нескольких месяцев, но затем выходят на плато и перестают делиться.
Через 10 месяцев у мышей, которым была проведена трансплантация астроцитов, не было признаков опухоли.
Следующим шагом для группы будет встреча с Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, чтобы определить, что потребуется агентству для перехода к клиническим испытаниям.
«Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе - прекрасная среда для реализации вещей», - говорит Льоренте. «У меня за спиной потрясающая команда. Без них на 100% это не сработало бы».
