Омоложение астроцитов спинного мозга помогло его восстановлению после травмы

Исследователи Швейцарского федерального технологического института в Лозанне разработали четырехмерную модель травмы спинного мозга у мышей. Модель получила название клеточного атласа спинного мозга.

Модель показывает, как полмиллиона клеток спинного мозга с течением времени реагируют на травмы различной степени тяжести. Она может стать источником для разработки новых методов генной терапии при лечении травм.

Результаты опубликованы в журнале Nature.

Для создания атласа ученые использовали машинное обучение, сопоставляя данные секвенирования РНК и других методов клеточной биологии.

Ученые исследовали участки спинного мозга, взятые у 52 травмированных и здоровых мышей через 1, 4, 7, 14, 30 и 60 дней после травмы и проанализировали реакцию 482825 клеток на повреждения.

Спинной мозг, как и головной, состоит из ткани, изолированной от иммунной системы физическими барьерами. Но когда спинной мозг поврежден, иммунные клетки проникают в место повреждения и активируют воспалительные реакции. Это предохраняет травму от инфекции, но ухудшает заживление. Исследователи обнаружили, что травма нарушает нормальную работу клеток, образующих гемато-спинномозговой барьер и арахноидальный барьер – защитную мембрану, покрывающую спинной мозг.

Исследователи сравнили реакцию на травмы у молодых и старых мышей. При травме специализированные клетки, так называемые астроциты, образуют тонкую пленку вокруг поражения спинного мозга и его защищают от иммунной системы. Эти пленки играют решающую роль в заживлении и восстановлении ран мозга.

Исследование показало, что у старых мышей астроциты утрачивают способность защищать спинной мозг. Это ведет к функциональным нарушениям и параличу.

Используя данные атласа, исследователи разработали генную терапию для заживления ран у старых мышей. За два дня до нанесения травмы в спинной мозг старых мышей ввели генный препарат, который привел к омоложению астроцитов и увеличению их количества. После повреждения защитные пленки нормально образовались и уменьшили проникновение иммунных клеток. В результате старые мыши после травмы так же быстро восстановили способность ходить, как и молодые.

Ученые подчеркивают, что это только один из моментов использования атласа спинного мозга. Соавтор работы Марк Андерсон говорит: "Если вы знаете, что делает каждая клетка спинного мозга в ответ на травму, вы можете использовать эти знания для разработки индивидуальных методов лечения. Дело не должно происходить в темноте".