Клетки, называемые астроцитами, обычно поддерживают наши нейроны, и теперь ученые работают над перепрограммированием звездообразных клеток в нейроны, которые помогают восстановить связь между мозгом и телом после травмы спинного мозга.
«Мы находимся на стадии оптимизации. Мы знаем, что такое перепрограммирование возможно, и мы можем это сделать», — говорит доктор Хедонг Ли, молекулярный нейробиолог из отделения неврологии и регенеративной медицины Медицинского колледжа Джорджии.
«Прямо сейчас состояние всего поля таково: как сделать этот подход осуществимым?» он говорит. «Как сделать это оптимальным, чтобы воплотить это в жизнь в клинике, чтобы это могло привести к функциональному восстановлению после травмы спинного мозга, травмы головного мозга , болезни Альцгеймера и всех видов нейродегенеративных заболеваний», — говорит он. «У нас много работы».
Ли является главным исследователем двухлетнего гранта R21 на исследовательские и опытно-конструкторские работы на сумму 423000 долларов (RNS119732A) от Национального института здоровья, который позволяет его команде использовать конструкцию, которую он разработал для восстановления поврежденного спинного мозга путем создания новых нейронов. имеется в наличии.
Конструкция использует способность обычных аденоассоциированных вирусов нацеливаться на клетку, в данном случае доставлять в астроциты ген, который увеличивает количество присутствующего NeuroD1. NeuroD1 — это нейрон-специфический фактор транскрипции, который помогает включать гены, непосредственно связанные с превращением стволовых клеток в нейроны в процессе нашего развития. Частью пакета также является элемент, который сделает NeuroD1 более чувствительным к микроРНК-124, которая способна подавлять гены и играет критическую роль в формировании, дифференцировке и созревании нейронов, когда астроциты становятся нейронами.
В августе 2020 года Ли получил грант NIH на сумму 1,8 миллиона долларов (1RO1NS117918-01), который помог его команде спроектировать конструкцию под названием ND1-124T.
Такое соединение кажется логичным, потому что Ли и его команда показали, что NeuroD1 может преобразовывать — один в один — множество реактивных астроцитов, которые появляются после травмы, в новые нейроны головного и спинного мозга.
Его новая конструкция должна обеспечивать более естественный и здоровый баланс возбуждающих нейронов, которые способствуют возбуждению нейронов, чтобы мы могли делать такие вещи, как ходьба и думать, и тормозных нейронов, которые подавляют чрезмерную активность, которая может привести к таким проблемам, как судороги.
Ли был автором-корреспондентом статьи, опубликованной в декабре 2020 года в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology, в которой сообщалось, что NeuroD1 превращает астроциты в нейроны после травмы спинного мозга, и что эти преобразованные нейроны могут созреть и стать частью проводки спинного мозга — даже спустя долгое время. повреждение. Однако в результате этого процесса возникают в первую очередь возбуждающие нейроны.
У Ли есть доказательства того, что отчасти причина недостаточности тормозных нейронов заключается в том, что, хотя для осуществления желаемого перепрограммирования необходимы высокие уровни NeuroD1, впоследствии уровни остаются высокими. Обычно после развития уровни NeuroD1 становятся низкими, и что эти постоянные высокие уровни будут делать с новыми нейронами, еще неизвестно.
«Мы хотим вернуть все в норму», — говорит Ли, что включает снижение уровня NeuroD1 после образования новых нейронов. «Мы считаем, что это разумная стратегия. Грант R21 в основном предназначен для проверки этой идеи», — говорит Ли. Если он прав, у них будет не единственный способ, а рабочий способ переоборудовать поврежденный спинной мозг.
Новый грант позволяет анализировать эффективность его конструкции в поврежденном спинном мозге, включая состав полученных нейронов и улучшают ли новые нейроны функцию. Долгосрочная цель — лечение пациентов.
Он и доктор Сергей Киров, нейробиолог и руководитель центра 2-фотонной микроскопии в отделе нейробиологии, наблюдали в трехмерном пространстве, как NeuroD1 превращает астроциты в нейроны в мозге в течение пары недель, и видели, как реактивные клетки меняют форму и к концу второй недели становятся меньшим по размеру клеточным телом с длинными отростками или синапсами, которые могут соединяться с другими нейронами. Они работают над способом увидеть эту трансформацию в тонком цилиндрическом (примерно с мизинец у человека) спинном мозге.
