Когда клетки центральной нервной системы в головном мозге и позвоночнике повреждены болезнью или травмой, они не регенерируют, что ограничивает способность организма к восстановлению. Напротив, периферические нервные клетки, которые обслуживают большинство других областей тела, обладают большей способностью к регенерации. Ученые на протяжении десятилетий искали молекулярные ключи к разгадке того, почему аксоны – нитевидные выступы, обеспечивающие связь между клетками центральной нервной системы – не могут восстанавливаться после инсульта, повреждения спинного мозга или черепно-мозговой травмы.
Исследователи Йельской школы медицины определили 40 генов, активно участвующих в подавлении регенерации аксонов в клетках центральной нервной системы, при массивном скрининге 400 генов мышей. Отредактировав один из этих генов, они смогли восстановить аксоны в глазных нервах мышей, поврежденных глаукомой.
Результаты опубликованы 2 марта в журнале Cell Reports.
"Это открывает новую главу в исследованиях регенерации," сказал Стивен Стритматтер, профессор неврологии Винсента Коутса и профессор нейробиологии и старший автор исследования.
За последние несколько десятилетий Стритматтер и другие ученые обнаружили несколько генов, участвующих в подавлении регенерации клеток центральной нервной системы. Но появление РНК для подавления экспрессии генов и новых технологий редактирования генов, способных удалять отдельные гены и оценивать их функциональное влияние, позволило исследователям значительно расширить свои поиски других виновников.
Среди 400 генов-кандидатов, которые команда Йельского университета ранее идентифицировала в культурах корковых нейронов, они смогли показать, что каждый десятый из этих генов имел прямое влияние in vivo на регенерацию аксонов в клетках центральной нервной системы мышей. Один из 40 исключенных генов кодирует регулятор иммунной системы, известный как интерлейкин-22. Они обнаружили, что устранение этого иммунного медиатора изменило экспрессию многих генов регенерации нейронов и значительно увеличило регенерацию аксонов в мышиных моделях глаукомы.
По словам Стритматтера, в будущих исследованиях будет изучено, как изменение или блокирование этих 40 генов может повлиять на восстановление нейронов, поврежденных в результате инсульта и травм головного и спинного мозга.