Zregenerowany mysi mózg wieszwiecej

Kluczowy jest gen, którego mutacje powodują pląsawicę Huntingtona. Uczeni z University of California odkryli, że kluczowym dla regeneracji mózgu jest gen, którego mutacje powodują pląsawicę Huntingtona Ze względu na pandemię COVID-19 umykało naszej uwadze wiele naukowych doniesień i sam ten paradoks jest już ciekawym przyczynkiem do analiz np. historyków nauk medycznych. Wtedy, gdy uwaga całego świata skupia się na uczonych, wielu z nich – prominentnych i dokonujących istotnych odkryć – nie przedostaje się do mediów nawet na przedostatnie strony. Bo nie pracują „nad tym wirusem”’. Tylko np. nad regeneracją ludzkiego układu nerwowego po poważnych uszkodzeniach. Do takich badaczy należą dr Gunnar H. D. Poplawski i prof. Mark H. Tuszyński oraz ich współpracownicy z University of California San Diego w La Jolla. Już w połowie kwietnia pojawił się na łamach „Nature” ich artykuł opisujący niesamowite wręcz możliwości regeneracyjne ssaczego mózgu. Rzecz sama w sobie przeciekawa, bo przecież już w szkole (o ile kto starszy niż 35 lat) uczono nas, że komórki nerwowe nie regenerują się. Czyli, powiedzmy, komórki skóry można pobrać od pacjenta, namnożyć w laboratorium i ponownie przeszczepić np. na rozległe oparzenie, zaś z neuronami się tak nie da. Kto w wyniku urazu, wypadku czy operacji chirurgicznej (np. wycięcia guza mózgu) stracił jakaś ich liczbę, ten już bez niej do śmierci zostanie. Podobnie, gdy komuś zostanie przerwany rdzeń kręgowy – wszystko co unerwione poniżej tego urazu, pozostanie niewładne. Oczywiście następnie, gdy przestaliśmy już chodzić do jednej i drugiej szkoły, stało się dla nauki jasne, że każda komórka naszego organizmu – a zatem i komórki nerwowe ośrodkowego układu nerwowego – pochodzi z tzw. komórek macierzystych. Te zaś są niczym wieczne embriony – jeszcze niegotowe do pełnienia swych funkcji i wciąż zdolne do podziałów. A zatem potencjalnie potrafią się namnożyć i przybrać formę, jaka zniknęła, gdy np. doszło do wypadku. Wtedy ginie struktura – np. konkretna grupa zdewastowanych (zgniecionych, rozerwanych, usuniętych operacyjnie) neuronów. Z nią zaś tracona jest funkcja, którą ta struktura pełniła. Nie jest bowiem tajemnicą, że w mózgu za konkretne odpowiedzi na bodźce, za pamięć i uczenie się, za kontrolę każdego ze zmysłów są odpowiedzialne stosowne obszary mózgu, zbudowane z konkretnych neuronów.Uczeni z Kalifornii pod kierunkiem Tuszyńskiego zdołali już w 2016 roku uzyskać w laboratorium z komórek prekursorowych (macierzystych) pobranych z rdzenia kręgowego regenerację uszkodzonego rdzenia u myszy. Działo się to w tzw. drodze korowo-rdzeniowej, która jest najważniejszym szlakiem neuro-motorycznym także u ludzi. Zregenerowane wtedy przez uczonych mysie neurony przede wszystkim zdolne były tworzyć aksony, czyli długie wypustki, które biegły wzdłuż drogi korowo-rdzeniowej. Neurony te zdolne też były do wytwarzania nowych połączeń funkcjonalnych z innymi – czyli synaps. Prosto rzekłszy, noga myszy przed przeszczepem była niewładna, a po przeszczepie embrionalnych neuronów w obrębie uszkodzonego rdzenia kręgowego – mysz odzyskiwała władze w nodze. Zrobić to jedno, ale zrozumieć, jak nastąpił ten cud, to zupełnie co innego. Także dla poziomu publikacji. Ta z 2016 roku została wydrukowana w „Nature Medicine”. Ta z kwietnia roku bieżącego, wyjaśniająca, jak niemożliwe stało się możliwe, poszła już w samym, niezmiernie prestiżowym, „Nature”. Czym zatem tym razem podzielili się z nami uczeni z grupy Prof. Tuszyńskiego? Otóż wykonali tzw. analizę transkryptomu myszy zdrowej, takiej, której rdzeń kręgowy uszkodzono, a także i tej, której najpierw uszkodzono, a potem zregenerowano. Cóż to takiego transkryptom? Otóż każda komórka ma w jądrze swój DNA. Na jego matrycy powstają cały czas nici RNA – są przepisywane, by stać się z kolei matrycą dla produkcji konkretnych białek. Cały zestaw takich cząsteczek jendnoniciowego RNA w danej komórce, tkance czy organizmie, to tzw. transkryptom owej komórki, tkanki czy organizmu. Będą tam cząsteczki RNA obecne stale – kopie tych genów, które ciągle muszą działać, aby w danym miejscu nie zabrakło białek niezbędnych do podstawowych procesów życiowych. Znajduje się jednak w transkryptomie także i ta cała reszta, która aktywowana jest jedynie „na specjalne okazje”. Takie, jak zranienie rdzenia kręgowego i takie, jak jego naprawa.Jakże wielkie było zatem zaskoczenie uczonych, gdy dostrzegli podczas porównywania swych próbek, że tak neurony drogi korowo-rdzeniowej zranionej, jak i tej po przeszczepie miały właściwie identyczną wczesną odpowiedź na poziomie powstającego RNA. Czyli w zasadzie identyczny transkryptom. Różnica była tylko taka, że u myszy zranionych, ale nieleczonych ta odpowiedź na poziomie powstającego RNA wygasała mniej więcej w dwa tygodnie od zranienia, zaś u tych z przeszczepem komórek macierzystych z rdzenia kręgowego trwała. Czego nie da się inaczej wyjaśnić niż w ten sposób, że zranione neurony przez jakiś czas zachowywały się tak, jakby same stały się chwilowo „macierzyste”. Zaobserwowany transkryptom okazał się – co jeszcze ciekawsze – niejako odwrotnością transkryptomu zarodkowego. Wytwarzanego zatem przez komórki embrionalne drogi korowo-rdzeniowej wtedy, gdy dopiero powstaje ona w mysim zarodku. Wyobrazić to sobie należy zatem tak, jakby dojrzała komórka musiała się na powrót stać embrionalna, gdy tym czasem celem komórki zarodkowej jest brnięcie w dojrzałość i rozwój. #wieszwiecej Polub nas Centralnym hubem warunkującym regenerację neuronów okazuje się gen kodujący białko zwane huntingtyną (Htt). I nie bez kozery, albowiem to mutacja w tym białku (pojawienie się wielokrotnych powtórzeń zapisu CAG – kodujących aminokwas glutaminę) powoduje chorobę dziedziczną znaną nam jako pląsawica Huntingtona. Usuniecie myszom genu Htt powoduje, że regeneracja nie zachodzi, nie ma też szans na plastyczność (wytwarzanie nowych synaps) po zranieniu. Trzeba przyznać, że samo w sobie to wielkie odkrycie, nauka bowiem dotąd skupiała się raczej nad tymi mutacjami huntingtoniny wywołującymi straszna neurodegeneracyjna chorobę niż badała do czego ta huntingtonina niezmutowana normalnie jest w naszym układzie nerwowym potrzebna. Dzięki badaniom prof. Tuszyńskiego stało się to właśnie jasne. Taki transkryptom to jak mapa. Pokazuje, które ścieżki działania genów otwierają się, a które zamykają, aby regeneracja dojrzałych komórek miała miejsce. Czyli najpierw, aby stały się, niczym druid Merlin z opowieści o Królu Arturze, ponownie niczym noworodki albo nawet zarodki. A potem znowu zaczęły dojrzewać, wypuszczać nowe aksony, tworzyć nowe synapsy i by noga myszy znów była władna chodzić, gdy mózg tego od niej zażąda. Ośrodkowy układ nerwowy jest zdolny do zabawy w Merlina i wstępnie nic więcej nie trzeba, tylko go porządnie uszkodzić. Dzięki kolejnym pracom uczonych z La Jolla, dowiadujemy się dlaczego tak jest, i co może być dalej. Na przykład w ubiegłym roku interdyscyplinarny zespół kierowany przez dr. Kobiego Kofflera, Tuszyńskiego oraz dr. Shaochena Chena, profesora nanoinżynierii i wykładowcę w Institute of Engineering in Medicine w University of California w San Diego, opisał implanty wykonane w technice wydruku 3D, promujące wzrost komórek nerwowych w uszkodzeniach rdzenia kręgowego u gryzoni. Te implanty pomagały przywracać połączenia nerwowe i odzyskiwać utracone funkcje. Któregoś dnia, i nie jest on odległy w czasie, i ludziom zostanie przywrócona dzięki tym badaniom utracona podczas uszkodzeń kręgosłupa władza w kończynach.