Методика включает трансплантацию специально разработанных мотонейронов, созданных из стволовых клеток, в поврежденные нервные ветви. Эти двигательные нейроны предназначены для реакции на импульсы синего света, что позволяет ученым точно настраивать мышечный контроль, регулируя интенсивность, продолжительность и частоту световых импульсов.В исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Science, команда продемонстрировала метод на мышах, у которых были повреждены нервы, снабжающие мышцы задних ног.
Они показали, что пересаженные двигательные нейроны, полученные из стволовых клеток, росли вдоль поврежденных нервов и успешно соединялись с парализованными мышцами, которые затем можно было контролировать с помощью импульсов синего света.«После новой процедуры мы увидели, как начали функционировать ранее парализованные мышцы ног», — говорит профессор Линда Гринсмит из Центра нервно-мышечных заболеваний MRC Института неврологии UCL, которая со-руководила исследованием. «Эта стратегия имеет значительные преимущества по сравнению с существующими методами, которые используют электричество для стимуляции нервов, что может быть болезненным и часто приводит к быстрой мышечной усталости. Более того, если существующие двигательные нейроны теряются из-за травмы или болезни, электрическая стимуляция нервов становится бесполезной. поскольку они тоже потеряны ".Мышцы обычно контролируются двигательными нейронами, специализированными нервными клетками головного и спинного мозга.
Эти нейроны передают сигналы от мозга к мышцам, чтобы вызвать двигательные функции, такие как ходьба, стояние и даже дыхание. Однако двигательные нейроны могут быть повреждены при заболевании двигательных нейронов или после травм спинного мозга, вызывая необратимую потерю мышечной функции, что приводит к параличу.
«Этот новый метод представляет собой средство для восстановления функции определенных мышц после парализующих неврологических травм или заболеваний», — объясняет профессор Гринсмит. «В течение следующих пяти лет или около того мы надеемся предпринять шаги, необходимые для внедрения этого новаторского подхода в испытания на людях, потенциально для разработки методов лечения пациентов с заболеванием двигательных нейронов, многие из которых в конечном итоге теряют способность дышать. поскольку их диафрагменные мышцы постепенно парализуются. В конечном итоге мы надеемся использовать наш метод для создания своего рода оптического кардиостимулятора для диафрагмы, чтобы эти пациенты могли дышать ».Светочувствительные мотонейроны, которые сделали эту технику возможной, были созданы из стволовых клеток доктором Иво Либерамом из Центра нейробиологии развития MRC Королевского колледжа Лондона.
«Мы адаптировали эмбриональные стволовые клетки на заказ, чтобы полученные из них мотонейроны могли функционировать как часть устройства кардиостимулятора мышц». — говорит доктор Либерам, который руководил исследованием. «Во-первых, мы оснастили клетки молекулярным датчиком света. Это позволяет нам управлять мотонейронами с помощью вспышек синего света. Затем мы встроили в них ген выживания, который помогает мотонейронам стволовых клеток оставаться в живых, когда они пересаживаются внутрь. травмированный нерв и позволяет им расти, чтобы соединиться с мышцами ».