«Μεταμόρφωση» κυττάρων, ελπίδα για εγκεφαλικά και επιληψία. Brain damage could be repaired by creating new nerve cells

Η μετατροπή υποστηρικτικών κυττάρων του εγκεφάλου με την κατάλληλη γονιδιακή παρέμβαση σε λειτουργικούς νευρώνες σε ποντίκια ανοίγει τον δρόμο θεραπειών για εγκεφαλικά, τραυματισμούς του εγκεφάλου και επιληψία. The new neurons were incorporated into the brain’s neural networks and could receive signals. Illustration: Kiyoshi Takahase Segundo/Alamy

Ελπίδες ότι βλάβες του εγκεφάλου που προκαλούνται από εγκεφαλικά επεισόδια ή τραυματισμούς θα μπορούσαν κάποια στιγμή να «επιδιορθωθούν» δίνει μια νέα μελέτη στο πλαίσιο της οποίας δομικά εγκεφαλικά κύτταρα μετετράπησαν σε λειτουργικούς νευρώνες.

Η «μεταμόρφωση» των υποστηρικτικών κυττάρων

Για πρώτη φορά δομικά κύτταρα του εγκεφάλου μετατράπηκαν σε λειτουργικούς νευρώνες σε ποντίκια. The cerebral cortex lacks the ability to replace neurons that die as a result of Alzheimer's, stroke, and other devastating diseases. A new study shows that a Sox2 protein, alone or in combination with another protein, Ascl1, can cause nonneuronal cells, called NG2 glia, to turn into neurons in the injured cerebral cortex of adult mice. The findings reveal that NG2 glia represent a promising target for neuronal cell replacement strategies to treat brain injury. This is a scanning electron micrograph (false color) of a human induced pluripotent stem cell-derived neuron. Credit: Thomas Deerinck, UC San Diego

Για πρώτη φορά ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ludwig-Maximillians στο Μόναχο επέτυχαν να αναγεννήσουν κατεστραμμένες περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού ζώων «μεταμορφώνοντας» έναν τύπο υποστηρικτικών κυττάρων του εγκεφάλου σε νευρώνες.

Ο εγκεφαλικός φλοιός - το εξωτερικό στρώμα ιστού στον εγκέφαλο - εμπλέκεται στον έλεγχο των κινήσεων, στην ερμηνεία των αισθήσεων, στη συνειδητή σκέψη και στη μνήμη. Σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου δεν αναπτύσσεται σχεδόν κανένας νέος νευρώνας στους ενηλίκους. Έτσι, αν τα κύτταρα της περιοχής πεθάνουν, δεν αντικαθίστανται.

Τώρα όμως οι επιστήμονες από το Μόναχο κατάφεραν εγχέοντας σε ποντίκια ιούς που μετέφεραν τα κατάλληλα γονίδια να μετατρέψουν σε μια κατεστραμμένη περιοχή του εγκεφάλου δομικά κύτταρα που ονομάζονται ΝG2 γλοία σε νευρώνες. Οι νευρώνες αυτοί αναπτύχθηκαν στην περιοχή έγχυσης και ήταν σε θέση να λαμβάνουν σήματα από άλλους νευρώνες γύρω της.

Ελπίδες για επιληψία, εγκεφαλικό ή τραυματισμούς

The portion of the adult brain responsible for complex thought, known as the cerebral cortex, lacks the ability to replace neurons that die as a result of Alzheimer's disease, stroke, and other devastating diseases. A Stem Cell Reports study shows that a Sox2 protein, alone or in combination with another protein, Ascl1, can cause nonneuronal cells, called NG2 glia, to turn into neurons in the injured cerebral cortex of adult mice. The findings reveal that NG2 glia represent a promising target for neuronal cell replacement strategies to treat traumatic brain injury.

Η μελέτη δημιουργεί ελπίδες ότι εγκεφαλικός ιστός που έχει υποστεί βλάβη θα μπορεί να αποκατασταθεί σε ασθενείς με επιληψία, εγκεφαλικό ή τραυματισμό του εγκεφάλου.

Σε ό,τι αφορά συγκεκριμένα τη θεραπεία του εγκεφαλικού, επιστήμονες έχουν ήδη χρησιμοποιήσει βλαστικά κύτταρα εργαστηρίου τα οποία εγχύθηκαν στη συνέχεια σε ασθενείς. Ωστόσο η τελευταία μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Stem Cell Reports» ανοίγει τον δρόμο αποκατάστασης τραυματισμών με χρήση ήδη υπαρχόντων εντός του εγκεφάλου του ασθενούς κυττάρων, γεγονός που θα μειώσει τον κίνδυνο απόρριψης και άλλων επιπλοκών.

Οι ερευνητές προειδοποιούν πάντως ότι θα παρέλθουν ως και δύο δεκαετίες προτού τέτοιου είδους θεραπείες εφαρμοστούν σε ανθρώπους. Ο δρ Μπένεντικτ Μπέρνινγκερ, γενετιστής από το Πανεπιστήμιο Ludwig-Maximillians, που ήταν εκ των επικεφαλής της νέας μελέτης, σημείωσε ότι «απαιτείται πολλή βασική έρευνα προτού φθάσουμε στην κλινική πράξη».

Ο ερευνητής εξήγησε ότι «όταν μιλούμε για τον εγκεφαλικό φλοιό σκεφτόμαστε τη νόσο Αλτσχάιμερ και το εγκεφαλικό, ωστόσο σε αυτές τις περιπτώσεις μιλούμε για μαζική εκφύλιση ιστού, έτσι η θεραπεία θα ήταν δύσκολη. Ίσως τα πράγματα είναι πιο διαχειρίσιμα σε ό,τι αφορά άλλες παθήσεις όπως η επιληψία. Η αναγέννηση νευρώνων που σχετίζονται με αισθητηριακές ή κινητικές αποκρίσεις είναι σχεδόν σίγουρο ότι θα είναι αποτελεσματικότερη από την αναγέννηση κυκλωμάτων της μνήμης».

Η δημιουργία νέων νευρώνων δεν θα αποκαταστήσει τις αναμνήσεις που είχαν κωδικοποιηθεί στις συνάψεις μεταξύ εκφυλισμένων κυττάρων, ωστόσο θα επιτρέψει τουλάχιστον στο σύστημα να αποκτήσει νέες αναμνήσεις, σύμφωνα με τον δρα Μπέρνινγκερ.

Ο μηχανισμός της θεραπείας

Η ερευνητική ομάδα τροποποίησε γενετικώς ρετροϊούς ώστε να μεταφέρουν γονίδια για τον παράγοντα μεταγραφής Sox2, ο οποίος είναι γνωστό ότι παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των βλαστικών κυττάρων. Οι ειδικοί ενέχυσαν τους ιούς στον κατεστραμμένο εγκέφαλο ποντικών, με αποτέλεσμα να ενσωματώσουν τη γενετική πληροφορία που μετέφεραν εντός των κυττάρων.

Με τον τρόπο αυτόν τα γλοιακά κύτταρα NG2N, τα οποία υπό φυσιολογικές συνθήκες βοηθούν στη διατήρηση της φυσικής δομής του εγκεφάλου και τον τροφοδοτούν με θρεπτικά συστατικά, μετετράπησαν σε νευρώνες. Οι νέοι νευρώνες αναπτύχθηκαν μόνο στις κατεστραμμένες περιοχές του εγκεφάλου ενώ, όπως προέκυψε, δεν αναπτύχθηκαν στον εγκέφαλο ποντικών που δεν είχαν υποστεί τραυματισμό.

Δημιουργία λειτουργικών νευρώνων

Για πρώτη φορά ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ludwig-Maximillians στο Μόναχο επέτυχαν να αναγεννήσουν κατεστραμμένες περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού ζώων «μεταμορφώνοντας» έναν τύπο υποστηρικτικών κυττάρων του εγκεφάλου σε νευρώνες. Neuron | Source: Fotolia

Μετρώντας την ηλεκτρική αγωγιμότητα των νέων κυττάρων οι επιστήμονες ήταν σε θέση να επιβεβαιώσουν ότι οι νέοι νευρώνες ενσωματώθηκαν στα νευρικά δίκτυα του εγκεφάλου και ήταν σε θέση να λαμβάνουν σήματα.

Η καθηγήτρια Μαγκνταλένα Γκετς, νευροεπιστήμονας από το Πανεπιστήμιο Ludwig-Maximillians, που επίσης συμμετείχε στη μελέτη, σημείωσε ότι η ερευνητική ομάδα διερευνά την ανάπτυξη φαρμάκων τα οποία θα προάγουν τη «μεταμόρφωση» των κυττάρων αντί για τη χρήση ιών. «Στις περισσότερες περιοχές του εγκεφάλου μας τα κύτταρα με τα οποία γεννιόμαστε δεν αντικαθίστανται. Σήμερα, μόλις χάσουμε έναν αριθμό κυττάρων, δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτα για να δημιουργήσουμε νέους νευρώνες. Έτσι είναι άκρως σημαντικό να μελετήσουμε πώς τα κύτταρα του εγκεφάλου μπορούν να "εμπνευστούν" και να πραγματοποιήσουν τη δημιουργία νέων νευρώνων όταν χρειάζεται».