Человеческий мозг очень плохо справляется с восстановлением после повреждений и нейродегенеративных патологий. В отличие от нас, некоторые виды плоских червей — планарии — обладают удивительной способностью не просто заживлять раны, но и полностью регенерировать головной мозг даже из крошечного фрагмента своего тела.
Плоские черви могут регенерировать мозг и, возможно, их изучение покажет пути восстановления мозга человека
Ученые выяснили, какие гены позволяют планариям полностью восстанавливать утраченные нейроны и правильно встраивать их в нервную систему. Человеческий мозг практически не способен к самолечению после травм и болезней. Но изучение уникальных стволовых клеток червей открывает перспективы для разработки методов терапии нейродегенеративных заболеваний и тяжелых поражений головного мозга у людей.
Планария. Википедия
Планарии — уникальные черви, обитающие и в пресной воде и в соленой, и на суше. У них полностью отсутствуют кровеносная и дыхательная системы, но около одной пятой их тела составляют универсальные стволовые клетки — необласты. Если разрезать червя на двести частей, из каждого фрагмента вырастет полноценный организм с восстановившимися мышцами, внутренними тканями, глазами и функционирующим мозгом всего за пару недель.
Исследователи из Университета Джорджии изучили генетические механизмы, стоящие за этим процессом, и определили группы генов, отвечающие за столь высокую степень клеточной пластичности. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Нервная система планарии.
Мозг червей и человека состоит из похожих сетей специализированных клеток — нейронов, которые передают электрические и химические сигналы, отвечают за реакцию на внешние раздражители и управляют движениями. При этом и у людей, и у планарий есть стволовые клетки. Но человеческие стволовые клетки не могут эффективно превращаться в новые нейроны для полноценного заживления. Новая работа показывает, как именно сходные гены работают у плоских червей, создавая основу для поиска аналогичных сигнальных путей в организме человека.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Генетический рецепт и надежды для медицины
Транскриптомный подход к выявлению генов, ответственных за регенерацию дофаминергических нейронов у планарий.
Ученые идентифицировали около десятка генов, которые дают стволовым клеткам планарий команду превращаться в дофаминовые нейроны и направляют их в нужные участки тела. Дофамин отвечает не только за систему вознаграждения, но и играет ключевую роль в контроле движений.
При подавлении обнаруженных генов черви теряли способность создавать новые дофаминовые нейроны и начинали двигаться медленнее — аналогично тому, как симптомы нехватки дофамина проявляются у людей. В настоящее время возможности лечения болезней Паркинсона, Альцгеймера или тяжелых травм головы ограничены. Раскрытие механизмов, используемых планариями, может совершить прорыв в медицине. Исследователи надеются, что их открытие поможет научиться эффективно выращивать дофаминовые нейроны из стволовых клеток человека для последующей успешной трансплантации пациентам.
«Мы хотели бы найти идеи относительно того, как лучше стимулировать человеческий мозг к самовосстановлению. Понимание процессов регенерации, которое мы получаем при исследовании простых животных, дает нам повод для оптимизма. Плохая способность к восстановлению — это не неизбежное свойство мозга как такового. Это лишь специфическая особенность, присущая человеку», — говорит соавтор работы Рейчел Робертс-Галбрейт.
Загружаем