Hjernetuning: nerveceller blir friske

Selv den kraftigste maskinen, som er i stand til å løfte titalls tonn, blir helt hjelpeløs når kommandoene fra kontrollpanelet slutter å nå de utøvende mekanismene. På samme tid kan kraftverket være service, men en slik bagatell som mangelen på kontakt i informasjons-kommandosystemet fører til fullstendig immobilisering av maskinen. Så i en levende organisme: som et resultat av traumer eller degenerative sykdommer, er det tap av forbindelse mellom nervesystemet og helt sunne muskler (lammelse).

I denne staten bor millioner av mennesker over hele verden. Du kan returnere aktivitet til dem på to måter: ved å gjenopprette den forrige kommunikasjonskanalen eller ved å legge en ny. Nevrofysiologer fra Department of Neuromotor Institute of Neurology, University of London College med kolleger fra Medical Research Council of Centre for Neurobiology, Royal College of London, tok den andre veien. De vokste nye arbeidsnerver i musenes kropp.


Linda Greensmith, professor, Centre for Neuromuskular Diseases, Institute of Neurology, University College London:

“Vår metode for å gjenopprette ytelsen til lammede lemmer har alvorlige fordeler i forhold til eksisterende metoder. Tradisjonell elektrisk nervestimulering kan være smertefullt og føre til rask muskeltretthet. Dessuten, hvis motoriske nevroner blir ødelagt som et resultat av en skade eller sykdom, er elektrisk stimulering ganske enkelt ubrukelig. Fem år senere håper vi å bringe teknikken vår til menneskelige forsøk og muligens utvikle en behandling for mennesker med lammede muskler, spesielt for de som har mistet evnen til å puste på egen hånd på grunn av lammelse av mellomgulvmuskulaturen - noe som skaper noe som en optisk motorisk stimulator nevroner. "

Fra reagensglass til kropp

Tanken var å transplantere nevroner oppnådd in vitro til regionen for fibernedbrytning. Prosessene deres skal gradvis strekke seg i riktig retning og danne en alternativ kabel, som (for vitenskapelige formål) kan slås av og på ved bruk av optogenetiske metoder. Forskere introduserte det fotosensitive proteingenet, canalrodopsin-2 (ChR2), i embryonale musestamceller fra mus, og unge motoriske musenevroner (en klasse av nevroner som kobles til muskelvev) ble dyrket fra dette cellulære materialet. Slike celler kan begeistres av lys.

Hos voksne mus ble den isjiasnerven trukket av tråden i lårområdet, noe som blokkerte signalet til bakspaets muskler. For å gjenopprette muskelprestasjoner og samtidig teste teknikken deres, plantet forskere en blanding av stamceller og tidligere dyrkede unge nevroner (de såkalte embryoidlegemene) i lårbenets nervevev. Nye celler slo rot, nevroner modnet og i løpet av en måned vokste aksoner langs isjiasnerven, og nådde de tilsvarende muskelgruppene. Histologisk analyse viste at de nødvendige forbindelsene med musklene ble etablert, og metodene for optogenetikk gjorde det mulig å verifisere at de fungerer.

Utsiktene for denne teknikken er ganske åpenbare: hvis du ikke kan gjenopprette de ødelagte forbindelsene i kroppen, kan du lage nye. Samtidig er medisinske applikasjoner og pasientbehandling fortsatt veldig langt unna. Først av alt må du studere den langsiktige effekten av nevrontransplantasjon, helst gjennom årene, ikke måneder. Eksperimenter på mus garanterer ikke at teknikken vil fungere hos mennesker - dette må også sjekkes. Vi trenger bittesmå lysdioder som er implantert i vevet, og trygge midler for genlevering. Dette er utfordringer for fremtiden. Arbeidet til britiske nevrofysiologer viser prinsippet, en mulig strategi for å gjenopprette funksjonene i det perifere nervesystemet. Dette fungerer pålitelig i en levende organisme, men massen av de viktigste eksperimentene er ennå ikke til å komme.

Du kan aktivere nevroner på en enkel måte ved å bruke en elektrisk utladning på dem. Men i dette tilfellet forekommer effekten på alle celler i området til elektroden. Hvis det er nødvendig å inkludere celler selektivt, i dette tilfellet bare transplanterte nevroner, bruker forskere optogenetiske metoder (se. PM nr. 5'2014). Nevrofysiologer belyste nervevevet på bakbenene til mus under anestesi med korte lysutbrudd og observerte muskelkontraksjon som respons, i full overensstemmelse med stimuleringen. Det kan konkluderes med at nevronene fra røret ikke bare ble utskrevet av en elektrisk impuls, men også med suksess brakt den til musklene langs prosessene deres. Med andre ord, de tok på seg ansvaret for en strammet (frakoblet) nerve.

Optikk i biologi

Det er imidlertid ingen tvil om at optiske teknologier i økende grad vil trenge inn i medisinen. Selv om optogenetikk fortsatt er et utelukkende forskningsverktøy, brukes for eksempel allerede lasere i forskjellige applikasjoner. Dette er først og fremst fototermolyse, som lar deg fjerne arr, arr og andre neoplasmer på huden på grunn av selektiv ødeleggelse ved laseroppvarming av utvalgte målceller. I tillegg brukes laseren til å lege sår og trofiske magesår. En kraftfull måte å bruke det på i fremtiden vil være teknologien for å aktivere medisiner i kroppen. Hvis medisinens virkning utløses av lys, kan det gjøres et veldig nøyaktig valg når og på hvilket punkt i kroppen den skal fungere. Dette vil endre klinisk praksis og utvikling av medikamenter betydelig. Og i kombinasjon med optogenetikk vil kontrollerbarheten øke med en annen størrelsesorden. Eksperter utenfra kan stille ikke bare tidspunktet og stedet for aktiviteten til stoffet, men også hvilke celler som vil reagere på det. Innenfor rammen av strategien beskrevet i artikkelen, ved bruk av en laser, kunne man kontrollere utvidelsen av aksoner av nerveceller, bokstavelig talt å vise dem banen. For dette er laseraktiverte neurotrofiner (molekyler som fremmer vekst) og nevronal følsomhet for dem, inkludert optogenetisk, nødvendig. Dermed er det mulig å sikre nøyaktig legging av nye nervefibre, og utelukkende av nylig plantede celler. Fremgangen på dette området er rask, og individuelle fantasier blir før eller senere virkelighet.

Artikkelen “Light and Nerves” ble publisert i tidsskriftet Popular Mechanics (nr. 6, juni 2014).

Anbefalt

6 glemte sovjetiske og russiske biler: nostalgi og harme
2019
Kakerlakker: hvor kommer de fra i huset og hvor går de
2019
Han lovet å komme tilbake: Terminator 4
2019