Mokslininkai žengė svarbų žingsnį link efektyvesnio stuburo smegenų pažeidimų, sukeliančių paralyžių, gydymo.
Šiaurės Vakarų universiteto tyrėjai laboratorijoje išaugino mažyčius žmogaus stuburo smegenų darinius – vadinamuosius organoidus. Vėliau jie tyčia pažeidė šiuos audinius ir pritaikė naują terapiją, kuri padėjo pažeistai stuburo smegenų struktūrai atsinaujinti ir atsistatyti.
„Nusprendėme sukurti du skirtingus pažeidimo modelius žmogaus stuburo smegenų organoide ir išbandyti mūsų terapiją, kad įvertintume, ar rezultatai bus panašūs į tuos, kuriuos anksčiau matėme gyvūnų modeliuose“, – pasakoja biomedicinos inžinierius Samuelis Stuppas.
„Pritaikę terapiją, matėme, kad glialinė randė praktiškai išnyko, ją buvo sunku aptikti, o per audinį pradėjo augti neuritai – tai priminė aksonų (nervinių skaidulų) atsinaujinimą, kurį buvome stebėję gyvūnams. Tai patvirtina, kad mūsų terapija turi didelę tikimybę veikti ir žmonėms.“
Stuburo smegenų pažeidimai dažnai baigiasi paralyžiumi todėl, kad centrinės nervų sistemos nervinės ląstelės labai prastai atsistato. Tai iš dalies lemia mechanizmai, slopinantys naujų aksonų augimą, ir glialinių randų susidarymas – šie randai tampa fizine ir biochemine kliūtimi, trukdančia nervinėms skaiduloms ataugti.
Ankstesniuose tyrimuose Stuppo komanda sukūrė medžiagą IKVAV‑PA, kuria pavyko atkurti judrumą stipriai pažeistas stuburo smegenis turintiems pelių modeliams. Šios terapijos pagrindas – viršmolekuliniai terapiniai peptidai, praminti „šokančiomis molekulėmis“. Jos geba suderinti savo judėjimą su ląstelių receptorių dinamika ir taip paskatina aksonų ataugimą.
„Kadangi pačios ląstelės ir jų receptoriai nuolat juda, galima įsivaizduoti, kad greičiau judančios molekulės su šiais receptoriais susiduria daug dažniau“, – aiškino Stuppas dar 2021 m. „Jei molekulės vangios ir ne tokios „socialios“, jos gali taip ir nepriartėti prie ląstelių.“
Pelių modeliai yra labai svarbūs ankstyvose tyrimų stadijose, tačiau jie – tik pirmasis žingsnis. Nors šie gyvūnai suteikia patogią laboratorinę sistemą galimam gydymui įvertinti, natūralus kitas etapas – terapijos bandymai žmogaus audiniuose. Tam nereikia rizikuoti gyvų žmonių sveikata – galima naudoti iš kamieninių ląstelių išaugintus audinių darinius.
„Viena įdomiausių organoidų savybių yra ta, kad galime juos naudoti naujoms terapijoms išbandyti tiesiogiai žmogaus audiniuose“, – sako Stuppas. „Jei nekalbame apie klinikinį tyrimą, tai iš esmės vienintelis būdas pasiekti tokį tikslą.“
Taip ir buvo padaryta. Naudodami iš suaugusio donoro gautas suindukuotas pliuripotentines kamienines ląsteles, mokslininkai išaugino maždaug 3 milimetrų skersmens stuburo smegenų organoidus ir keletą mėnesių juos brandino. Per šį laiką organoiduose susiformavo dauguma žmogaus stuburo smegenims būdingų ląstelių tipų ir struktūrų: neuronai, astrocitai, organizuotos audinių sluoksnių struktūros.
Kai organoidai pakankamai subrendo, dalis jų buvo perpjauti skalpeliu, o kitiems buvo sukelta gniuždymo trauma, panaši į tą, kuri gali atsirasti, pavyzdžiui, per automobilio avariją. Abu šie pažeidimų tipai realiame gyvenime gali baigtis paralyžiumi.
Visais atvejais organoiduose iškart prasidėjo intensyvi nervinių ląstelių mirtis, susiformavo glialiniai randai, būdingi centrinės nervų sistemos pažeidimams, bei uždegiminė reakcija – tai labai panašu į reakciją, stebimą esant tikriems stuburo smegenų sužalojimams.
„Galėjome aiškiai atskirti astrocitus, kurie priklauso normaliam audiniui, nuo tų, kurie sudaro glialinį randą – pastarieji buvo dideli ir labai tankiai susigrūdę“, – aiškina Stuppas. „Taip pat aptikome chondroitino sulfato proteoglikanų gamybą – tai nervų sistemos molekulės, reaguojančios į pažeidimus ir ligas.“
Kitame eksperimento etape dalis pažeistų organoidų buvo apdorota IKVAV‑PA tirpalu, o kontrolinė grupė gavo medžiagą be „šokančių molekulių“. Organoidams, gavusiems tikrąjį gydymą, tirpalas iškart suformavo gelio pavidalo atraminį „karkasą“, o aktyvios molekulės chemiškai ir fiziškai skatino nervinių ląstelių ataugimą.
Skirtumai buvo akivaizdūs. Gydytuose organoiduose uždegimas ir randėjimas buvo gerokai mažesni nei kontrolinėje grupėje, o nervinių ląstelių atsinaujinimas – žymiai intensyvesnis.
Nors iki tikrųjų klinikinių bandymų su žmonėmis dar gali praeiti ne vieneri metai, nuoseklūs ir labai panašūs rezultatai tiek pelių, tiek žmogaus audinių modeliuose teikia daug vilčių kuriant ateities terapijas stuburo smegenų pažeidimams gydyti.
