Введение. В основе происхождения многих неврологических расстройств лежат дисфункция синаптической передачи и дегенерация определенных классов нейронов. Ограниченные возможности регенерации нервной системы млекопитающих делает клеточную трансплантацию привлекательным подходом, позволяющим в поврежденных участках мозга производить замену клеток. Результаты нейронной трансплантации тканей на животных моделях при инсультах, болезни Хантингтона, травмах головного мозга и болезни Паркинсона вывели клеточную трансплантацию в перспективный терапевтический подход.
В некоторых случаях трансплантированная ткань приводит к инициации воспалительной реакции и проблемам с глубокой иннервацией, позволяя предположить, что трансплантация диссоциированных нейронов может быть более эффективной.
Для заместительной терапии было рассмотрено несколько источников диссоциированных нейронов. Эмбриональные нейроны имеют способность лучше восстанавливаться после диссоциации, чем полностью зрелые нейроны, впоследствии дифференцируясь в зрелые нейроны. Тем не менее, чтобы сохранить хорошую жизнеспособность, эти клетки должны быть собраны в определенной стадии эмбрионального развития и пересажены сразу же после диссоциации.
Гомотопическая трансплантация нормальных эмбриональных нейронов в полосатое тело при болезнях Хантингтона и Паркинсона, и в гиппокамп в моделях височной эпилепсии дает хорошие результаты — отмечается высокая выживаемость клеток и функциональная интеграция. Однако при этом методе пересаженные нейроны остаются в пределах инъекционного поля, ограничивая область функционального восстановления.
Можно трансплантировать мультипотентные или плюрипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в культуре. Пересаженные клетки-предшественники нейронов хорошо выживают и способны мигрировать от места инъекции, однако лишь малая часть пересаженных клеток становится нейронами, и эти оставшиеся клетки сохраняют потенциал для формирования опухолей. В результате было потрачено много сил и времени на создание нервных стволовых клеток в определенной пост-митотической стадии дифференцировки.
Но, независимо от прогресса в создании из стволовых клеток основных типов клеток мозга, важной проблемой остается преодоление диссоциации для сбора и трансплантации дифференцированных клеток, сохраняя их форму и целостность, что позволит осуществить их интеграцию in vivo.
Показано, что первичные нейроны могут быть выращены и дифференцированы на гранулах, где они поддаются трансгенной модификации так же просто, как на обычном плоском субстрате. Важно отметить, что нейроны на гранулах можно легко перемещать без повреждения клетки, избегая отрыва клетки от поверхности среды. Цель исследования — определить эффективность и функциональность нейронов на гранулах, введенных в мозг реципиента для трансплантации.
Материалы и методы. Взрослым самкам крысы под общей анестезией в область гиппокампа стереотаксически были введены культуры нейронов на боросиликатных гранулах диаметром 45 мкм. В выращенные нейроны с аденовирусом введен ген LiGluR6, кодирующий флуоресцентные белки. Через неделю после инъекции часть крыс (n=6) была подвергнута аутопсии, при помощи светооптической микроскопии в головном мозге определяли количество имплантированных нейронов.
Результаты и выводы. В исследовании было показано, что выращенные на гранулах дифференцированные нейроны гиппокампа крыс и введенные стереотаксически в аналогичную область имеют не только высокие показатели выживаемости, но и мигрируют от места введения. Кроме того, пересаженные нейроны впоследствии формируют функциональные связи с нейронами реципиента, о чем свидетельствуют результаты микроскопии срезов головного мозга крыс. По истечении 6 месяцев функциональность и выживаемость пересаженных нейронов осталась на том же уровне, что говорит о хорошей функциональной интеграции.
Таким образом, в дальнейшем этот подход может быть использован у пожилых пациентов для замещения выродившихся нейронов на полностью дифференцированные нейроны, полученные либо из эмбриональных стволовых клеток, либо дифференцированные in vitro нейроны, либо индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Можно отметить два дополнительных преимущества, которые связанны с возможностью сортировки гранул непосредственно перед трансплантацией: предварительный отбор здоровых клеток и отбор клеток на определенной стадии дифференцировки.