Исследователи из Университета Нагоя определили ген, который играет решающую роль в регенерации нейронов головастиков африканских когтистых лягушек, обладающий необычно высокой способностью к регенерации нервов. Их исследование, недавно опубликованное в журнале iScience, показало, что введение гена мышам с повреждением спинного мозга (SCI) привело к частичному восстановлению утерянных двигательных функций. Эти результаты могут способствовать разработке новой терапии для лечения травмы спинного мозга, которая часто приводит к постоянным и тяжелым физическим и неврологическим нарушениям.
Лечить травмы спинного мозга у людей и других млекопитающих сложно, отчасти из-за их ограниченной способности восстанавливать и регенерировать нервные ткани спинного мозга. Напротив, есть животные с высокой способностью к регенерации нервов, такие как африканская когтистая лягушка. "Как головастик, он полностью способен к функциональному восстановлению после травмы спинного мозга," сказал доктор. Дасфне Ли-Лю и Хуан Ларрайн из группы P. Католический университет Чили в своем исследовании, "Полногеномный профиль экспрессии ответа на повреждение спинного мозга у Xenopus laevis обнаруживает значительные различия между регенеративной и нерегенеративной стадиями," опубликовано в 2014 г.
В этом контексте исследовательская группа Университета Нагоя провела совместное исследование с докторами наук. Ли-Лю и Ларрэйн для определения факторов транскрипции, которые регулируют регенерацию нервов у головастиков африканской когтистой лягушки, с целью вызвать регенеративные эффекты у млекопитающих. Команда всесторонне проанализировала профили экспрессии генов головастиков в ответ на ТСМ и обнаружила, что ген Neurod4 экспрессируется преимущественно во время регенерации нервов. Таким образом, команда выдвинула гипотезу, что этот ген является ключевым фактором регенерации нервных тканей после травмы.
В этом исследовании команда также сосредоточила внимание на том факте, что у млекопитающих нервные стволовые клетки (известные как самообновляющиеся клетки), полученные из эпендимных клеток, выстилающих центральный канал спинного мозга, активируются и размножаются на ранней стадии SCI. хотя эти типы нервных стволовых клеток в конечном итоге трансформируются в астроциты – тип клеток, образующих жесткие глиальные рубцы.
"Взяв все это вместе, мы подумали, что введение Neurod4 в активированные нервные стволовые клетки может помочь регенерировать нейроны," сказал доцент Ацуши Нацуме из Высшей школы медицины Университета Нагоя, автор-корреспондент исследования.
С этой целью команда провела эксперименты, в которых ген Neurod4 был введен в активированные нервные стволовые клетки мышей сразу после ТСМ. Исследователи заметили, что нервные стволовые клетки успешно превращались в нейроны, и что интересно, мыши иногда двигали парализованными задними ногами. Доктор. Нацумэ объяснил, "Neurod4, введенный в активированные нервные стволовые клетки, способствует производству релейных нейронов, которые проецируются на моторные нейроны задних ног. В качестве вторичного эффекта образование глиальных рубцов подавлялось после подострой фазы повреждения спинного мозга. Этот эффект позволяет среде, которая способствовала удлинению аксонов за пределы места повреждения и формированию синапсов, тем самым улучшая двигательную функцию задних ног."
"Наш метод заключается в введении нейрорегенеративного гена непосредственно в нервные стволовые клетки, которые уже присутствуют в спинном мозге. Это могло бы уменьшить проблемы отторжения и образования опухоли, которые часто возникают при обычных методах трансплантации стволовых клеток. Мы считаем, что это исследование внесет вклад в разработку новых терапевтических подходов к травмам спинного мозга," добавил он.