Новый подход сочетает в себе трансплантированные стволовые клетки человека со специальным белком, который Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США уже одобрило для клинических исследований у новых пациентов с инсультом.«Это исследование на животных под руководством USC может проложить путь к прорыву в том, как мы лечим людей, перенесших инсульт», — сказал Джим Кениг, директор программы Национального института неврологических расстройств и инсульта, финансировавшего исследование. «Если терапия сработает на людях, она может значительно ускорить выздоровление этих пациентов».Берислав Злокович, старший автор исследования Nature Medicine от 22 августа, и его коллеги определили белок, который стимулирует нервные стволовые клетки к превращению в функциональные нейроны: 3K3A-APC, вариант человеческого белка, «активированного протеина C».
Созданное соединение проходит испытания как нейропротектор. Исследователи фазы II клинического исследования, финансируемого Национальными институтами здравоохранения, вводят 3K3A-APC пациентам, которые совсем недавно (в течение нескольких часов) пострадали от ишемического инсульта, когда сгусток блокирует попадание крови в мозг. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, около 87 процентов всех инсультов являются ишемическими.
Однако Злокович, директор Нейрогенетического института Зилха при Медицинской школе им. Кека при Университете Южной Калифорнии, сказал, что он и его коллеги первыми использовали 3K3A-APC для производства нейронов из стволовых клеток человека, трансплантированных в мозг мыши, поврежденной инсультом.«Мы показали, что 3K3A-APC помогает привитым стволовым клеткам превращаться в нейроны и устанавливать структурные и функциональные связи с нервной системой хозяина», — сказал Злокович, научный основатель ZZ Biotech, компании, занимающейся разработкой терапевтических средств с использованием вариантов активированного протеина С. «Никто в области инсультов никогда этого не демонстрировал, поэтому я считаю, что это станет золотым стандартом для будущих исследований».
Хотя другие исследователи экспериментировали с трансплантацией стволовых клеток в поврежденные участки мозга, они имели ограниченный успех — частично из-за того, что количество трансплантированных стволовых клеток со временем уменьшается. Терапевтическое соединение предотвращает это.По данным CDC, ежегодно более 795000 человек в Соединенных Штатах страдают инсультом. Эти изнуряющие судороги снижают подвижность более чем у половины выживших после инсульта в возрасте 65 лет и старше.
По словам Яомин Ванга, со-ведущего автора исследования и старшего научного сотрудника Нейрогенетического института Зилха в школе Кек, более 70 процентов выживших после инсульта живут со значительными неврологическими симптомами, такими как мышечная слабость или паралич.«Потребность в эффективном, практичном и позднем лечении инсульта остается неудовлетворенной», — сказал Ван. «Регенеративная медицина со стволовыми клетками имеет большие перспективы для лечения инсульта».
Как работает комбинированная терапияЧерез неделю — эквивалент нескольких месяцев у людей — после того, как ученые вызвали инсульт у мышей, исследователи поместили нервные стволовые клетки человека рядом с поврежденной тканью мозга.
Затем они вводили иммунодепрессант циклоспорин и четыре дозы 3K3A-APC или раствор плацебо в течение семи дней.Пересаженные стволовые клетки созрели в нейроны и другие клетки мозга. У мышей, получавших специальное соединение, было в 16 раз больше нейронов, полученных из стволовых клеток человека, чем у тех, кого лечили плацебо.
«Функциональный дефицит после пяти недель инсульта был минимизирован, и мыши почти вернулись к норме с точки зрения моторных и сенсомоторных функций», — сказал Злокович. «Синапсы образуются между трансплантированными клетками и клетками-хозяевами, поэтому происходит функциональная активация и взаимодействие трансплантированных клеток в цепи хозяина».Чтобы проверить, вызывают ли введенные стволовые клетки наблюдаемые моторные и сенсомоторные улучшения, исследователи USC использовали токсин-убийцу для уничтожения нейронов, которые развились из стволовых клеток человека. Они обнаружили, что эти мыши потеряли улучшения в моторных или сенсорных тестах, предполагая, что нейроны, выросшие из имплантированных стволовых клеток, были необходимы для восстановления после инвалидности, вызванной инсультом.Моторно-сенсорные тесты
Исследователи проверяли двигательные функции, заставляя мышей идти вперед на вращающемся стержне, не падая. Они проверили сенсорную и двигательную функцию, наложив ленту на переднюю лапу мыши, и наблюдали, сколько времени потребовалось мышам, чтобы удалить клей.Грызуны, которым вводили человеческие стволовые клетки и лечили 3K3A-APC, показали гораздо лучшие результаты в этих тестах производительности, сказал Чжэнь Чжао, со-ведущий автор и доцент кафедры физиологии и биофизики в Нейрогенетическом институте Зилха.Функциональная интеграция
Чтобы проверить работу мозга после инсульта, исследователи пометили стволовые клетки индикатором нейронной активности, а затем стимулировали лапы мышей с помощью механической вибрации. Они отметили, что поврежденная область у мышей, получавших 3K3A-APC, была активирована намного больше, чем у мышей, получавших плацебо. Более того, время отклика было намного ближе к времени отклика у здоровых мышей.
Эти результаты предполагают, что нейроны, выросшие из стволовых клеток, функционально интегрированы в схемы мозга хозяина.Будущее терапии стволовыми клеткамиВ июне исследователи Стэнфордского университета просверлили отверстия в черепах людей, двигательные и сенсорные способности которых были нарушены из-за инсульта. Затем ввели стволовые клетки из костного мозга взрослых доноров.
Хотя в исследовании участвовало всего 18 пациентов, исследователи отметили значительное выздоровление, например, способность снова ходить. Исследователи из Стэнфорда заявили, что стволовые клетки запускают биохимический процесс, повышающий способность мозга регенерировать нейроны. Сами трансплантированные стволовые клетки не стали нейронами.
Напротив, исследователи в исследовании под руководством USC смогли стимулировать трансплантированные стволовые клетки, чтобы они стали нейронами в исследовании на мышах.Злокович и его команда теперь надеются провести новое клиническое испытание фазы II, чтобы проверить, может ли их комбинированная терапия, которая стимулировала рост нейронов у мышей, быть воспроизведена у пациентов с инсультом.
Если испытание увенчается успехом, они планируют распространить трансплантаты нервных стволовых клеток и лечение 3K3A-APC на другие неврологические состояния, такие как травмы спинного мозга.