Jak opravit mrtvicí poškozený mozek a obnovit nervová spojení

Švédští vědci zhojili potkanům mozek poškozený mrtvicí transplantací lidských buněk vypěstovaných v laboratoři, čímž jim vrátili vládu nad ochrnutou končetinou.

Jaroslav Petr 22.5.2020
Mozek a mysl. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Mozek a mysl. | foto: Česká pozice
Mozek a mysl.

Ve světě postihne mozková cévní příhoda každoročně okolo 15 milionů lidí. V zasažené oblasti mozku nastane výpadek v zásobování krví, což vyvolá záhubu neuronů. Jen třetina pacientů se z mozkové mrtvice zotaví. Další třetina na následky poškození mozku umírá a zbývajících pět milionů přežije s postižením. Často ochrnou, ztratí schopnost řeči či přijdou o zrak. Lékaři se pokoušejí o „zalátání díry“ vzniklé po mozkové cévní příhodě v nervové tkáni. Postižené místo se snaží zacelit různými typy buněk.

Testovali například kmenové buňky kostní dřeně či nervové kmenové buňky, jež umožňují vznik nových neuronů ve zdravém mozku. Tyto experimenty si ale nikdy nekladly za cíl náhradu neuronů zaniklých při mozkové cévní příhodě. Lékaři si od transplantace buněk do mozku slibovali zmírnění škod po mrtvici. Léčebné buňky měly například v postiženém místě potlačit záněty, jež poškodí i buňky, které mozková mrtvice přímo nezasáhla. Jindy vědci sázeli na to, že látky vylučované transplantovanými kmenovými buňkami zvýší ochotu přeživších neuronů zaskočit za zaniklé buňky mozku.

Představa, že by bylo možné vyspravit mozek poškozený mrtvicí a nahradit ztracené buňky novými neurony, připadala vědcům příliš fantastická. Právě to se ale nyní podařilo mezinárodnímu týmu vedenému Ollem Lindvallem a Zaalem Kokaiou z univerzity ve švédském Lundu. O svém průlomovém úspěchu informovali odbornou veřejnost ve studii zveřejněné vědeckým časopisem Proceedings of the National Academy of Sciences.

Uchycení a propojení léčebných buněk

„Je skvělé zjistit, že je opravdu možné opravit mrtvicí poškozený mozek a obnovit ztracená nervová spojení. Naše studie vzkřísila naději, že v budoucnu bude možné nahradit mrtvé neurony novými, zdravými nervovými buňkami také u pacientů po mrtvici. Zbývá nám však ještě urazit dlouhou cestu,“ říká neurolog Lindvall. Vědci nejprve pokusným potkanům zaškrtili cévu dodávající krev do části mozkové kůry zodpovědné za ovládání přední končetiny. Napodobili tím mozkovou mrtvici, po které pacientovi ochrne ruka. Dva dny po tomto zákroku přistoupili k léčbě.

Lindvall, Kokaia a jejich spolupracovníci proměnili univerzální buněčnou surovinu na buňky nervového systému a doufali, že jimi potkanům aspoň zčásti nahradí mozkovou tkáň poškozenou uměle navozenou mrtvicí. Léčebné buňky nezklamaly. Nejen se v mozku uchytily, ale i propojily s neurony okolní mozkové kůry.

Do postiženého místa vnesli lidské nervové buňky vypěstované v laboratoři. Buňky pořídili z kůže lidského dárce postupem, za který získal japonský biolog Šin’ja Jamanaka v roce 2012 Nobelovu cenu. V kožních buňkách aktivovali čtyři vybrané geny, čímž specializované buňky proměnili na univerzální buněčnou surovinu označovanou indukované pluripotentní kmenové buňky. Z nich lze specifickou změnou kultivačních podmínek vypěstovat jakýkoli typ buněk lidského těla.

Buňky tak projdou rekvalifikačním kurzem na novou profesi a lze je použít k léčbě dárce. Jeho imunitní systém nevnímá transplantované léčebné buňky jako cizí, proto si je ochotně osvojí. Dnes se testuje tento léčebný postup například při poranění míchy nebo při degeneraci sítnice v oku. Lindvall, Kokaia a jejich spolupracovníci proměnili univerzální buněčnou surovinu na buňky nervového systému a doufali, že jimi potkanům aspoň zčásti nahradí mozkovou tkáň poškozenou uměle navozenou mrtvicí.

Léčebné buňky nezklamaly. Nejen se v mozku uchytily, ale i propojily s neurony okolní mozkové kůry. Po půl roce dosáhly výběžky léčebných neuronů až do protější mozkové polokoule a i tam se propojily s neurony centra řídícího pohyb přední končetiny. Teď vědce zajímalo, zda nové neurony zastanou práci buněk zničených mrtvicí a zvířatům vrátí vládu nad ochrnutou končetinou. Potkani léčení lidskými nervovými buňkami se z následků mozkové mrtvice uzdravili. Nejenže dokázali ochrnutou přední končetinou pohybovat, ale dokonce se jim do ní vrátil ztracený hmat.

Klíčová otázka

Vědci stáli před klíčovou otázkou. Lze pozorovaný léčebný efekt s jistotou připsat náhradě zničených neuronů transplantovanými buňkami? Co když léčebné neurony pouze posílily hojivé procesy v poškozené nervové tkáni? Detailní pohled na poraněné místo mozku odhalil, že se rozsah poškozené tkáně nezmenšil. Mozek tedy neregeneroval. Zásadní význam léčebných buněk prokázaly mimo jakoukoli pochybnost další experimenty. Vědci upravili dědičnou informaci léčebných buněk tak, aby produkovaly bílkovinu, která po osvícení nervové tkáně dočasně zablokuje práci neuronů.

Vědci stáli před klíčovou otázkou. Lze pozorovaný léčebný efekt s jistotou připsat náhradě zničených neuronů transplantovanými buňkami? Co když léčebné neurony pouze posílily hojivé procesy v poškozené nervové tkáni? Detailní pohled na poraněné místo mozku odhalil, že se rozsah poškozené tkáně nezmenšil.

V mozku panuje absolutní tma. Proto tam takto upravené neurony nerušeně pracují. Léčeným potkanům ale vědci zavedli do mozku jemné optické vlákno, jehož prostřednictvím mohli do mozku přivést světlo. Neurony pak v dané oblasti mozku osvícením vyřazovali z činnosti a zhášením světla je opět do činnosti uváděli. Jakmile světelný podnět léčebné neurony zablokoval, potkani znovu ochrnuli a svou přední končetinu neovládali. Když světlo v mozku zhaslo a léčebné neurony se probudily k životu, pohyblivost i hmat se zvířatům vrátily.

„Před námi ničeho podobného nikdo nedosáhl,“ říká Kokaia. „Teď se chceme dozvědět víc, jak ovlivňují transplantované buňky práci druhé poloviny mozku. Chceme se také blíže podívat, jak by transplantace léčebných buněk zlepšila vyšší nervové funkce, jako je paměť. Vedle toho nás zajímají i nežádoucí vedlejší efekty celé procedury. Pokud má v budoucnosti sloužit k léčbě lidských pacientů, je její bezpečnost velmi důležitá.“

Diskuse neobsahuje žádné příspěvky.