Ученые использовали генную терапию для регенерации поврежденных нервных волокон в глазу – открытие, которое может помочь в разработке новых методов лечения глаукомы, одной из основных причин слепоты во всем мире.
Аксоны – нервные волокна – в центральной нервной системе (ЦНС) взрослого человека обычно не регенерируют после травмы или болезни, а это означает, что повреждение часто необратимо. Однако за последнее десятилетие был сделан ряд открытий, которые предполагают, что возможно стимулировать регенерацию.
В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications, ученые проверили, может ли ген, ответственный за производство протеина, известного как протрудин, стимулировать регенерацию нервных клеток и защищать их от гибели клеток после травмы.
Команда во главе с доктором. Ричард Ева, профессор Кейт Мартин и профессор Джеймс Фосетт из Центра восстановления мозга Джона ван Геста при Кембриджском университете использовали систему культивирования клеток для выращивания клеток мозга в чашке. Затем они повредили свои аксоны с помощью лазера и проанализировали реакцию на это повреждение с помощью микроскопии живых клеток. Исследователи обнаружили, что увеличение количества или активности протрудина в этих нервных клетках значительно увеличивает их способность к регенерации.
Нервные клетки сетчатки, известные как ганглиозные клетки сетчатки, распространяют свои аксоны от глаза к мозгу через зрительный нерв, чтобы передавать и обрабатывать визуальную информацию. Чтобы выяснить, может ли Протрудин стимулировать восстановление поврежденной ЦНС в интактном организме, исследователи использовали метод генной терапии для увеличения количества и активности протрудина в глазах и зрительном нерве. Когда они измерили степень регенерации через несколько недель после травмы зрительного нерва, команда обнаружила, что Протрудин позволил аксонам регенерировать на больших расстояниях. Они также обнаружили, что ганглиозные клетки сетчатки защищены от гибели клеток.
Исследователи показали, что этот метод может помочь защитить от глаукомы, распространенного заболевания глаз. При глаукоме зрительный нерв, соединяющий глаз с мозгом, прогрессивно повреждается, часто в связи с повышенным давлением внутри глаза. Если не диагностировать достаточно рано, глаукома может привести к потере зрения. В Великобритании глаукомой страдает примерно каждый 50 человек в возрасте старше 40 лет и каждый десятый человек в возрасте старше 75 лет.
Чтобы продемонстрировать этот защитный эффект Протрудина против глаукомы, исследователи использовали целую сетчатку глаза мыши и вырастили ее в чашке для культивирования клеток. Обычно около половины нейронов сетчатки умирают в течение трех дней после удаления сетчатки, но исследователи обнаружили, что увеличение или активация Протрудина приводит к почти полной защите нейронов сетчатки.
Доктор. Веселина Петрова из отделения клинической неврологии Кембриджского университета, первый автор исследования, сказала: "Глаукома – одна из ведущих причин слепоты во всем мире. Причины глаукомы до конца не изучены, но в настоящее время большое внимание уделяется поиску новых методов лечения, предотвращению гибели нервных клеток в сетчатке, а также попыткам исправить потерю зрения за счет регенерации пораженных аксонов через зрительный нерв.
"Наша стратегия основана на использовании генной терапии – подход, который уже используется в клинической практике – для доставки Протрудина в глаз. Возможно, наше лечение получит дальнейшее развитие как способ защиты нейронов сетчатки от гибели, а также стимулирования их аксонов к повторному росту. Важно отметить, что эти результаты потребуют дополнительных исследований, чтобы увидеть, можно ли их превратить в эффективные методы лечения людей."
Протрудин обычно находится в эндоплазматическом ретикулуме, крошечных структурах внутри наших клеток. В этом исследовании команда показала, что эндоплазматический ретикулум, обнаруженный в аксонах, по-видимому, предоставляет материалы и другие клеточные структуры, важные для роста и выживания, чтобы поддерживать процесс регенерации после травмы. Протрудин стимулирует транспортировку этих материалов к месту травмы.
Доктор. Петрова добавила: "Нервные клетки в центральной нервной системе теряют способность регенерировать свои аксоны по мере созревания, поэтому имеют очень ограниченную способность к повторному росту. Это означает, что травмы головного, спинного и зрительного нерва имеют жизненно важные последствия.
"Модель повреждения зрительного нерва часто используется для исследования новых методов лечения, стимулирующих регенерацию аксонов ЦНС, и методы лечения, определенные таким образом, часто оказываются многообещающими для поврежденного спинного мозга. Возможно, что увеличенный или активированный протрудин может быть использован для ускорения регенерации поврежденного спинного мозга."