Отслеживание миграции нейрональных стволовых клеток поможет в лечении травм мозга

Ученые из Университета Карнеги-Меллон разработали технологию, основанную на принципе магнитного резонанса, которая позволяет неинвазивно отслеживать нейрональные стволовые клетки в живом организме.

Этот метод может использоваться для более глубокого изучения нейрональных стволовых клеток и помочь ученым получить информацию, необходимую для разработки новых методов лечения повреждений мозга, причинами которых являются травмы, инсульт, болезнь Паркинсона и другие неврологические заболевания.

Принято считать, что, если клетка мозга умирает, то ее уже нельзя восстановить, однако ученым удалось доказать, что в мозге постоянно происходит синтез нейронов. Клетки-предшественники нейронов (прогениторы) рождаются в глубине мозга – так называемой субвентрикулярной зоне. Постепенно будущие нейроны – нейробласты – перемещаются в другие области мозга, где они созревают и становятся полноценными нервными клетками. Эта способность мозга регенерировать свои клетки представляет для ученых огромный интерес.

Эрик Аренс, один из авторов исследования, заявил, что осмысление молекулярных миграционных сигналов, которые направляют найробласты, поможет со временем научиться направлять эти клетки в области мозга, поврежденных, например, инсультом. Это дало бы ученым возможность восстановить мозг.

Изучение клеток живого мозга – очень сложная задача, поскольку большая часть стволовых клеток и прогениторов нейронов находятся глубоко в непрозрачных тканях. Обычные методы визуализации – флуоресценция, биолюминесценция – основаны на свете. Это делает их неприменимыми для визуализации нейробластов, которые локализированы глубоко под черепом. До недавних пор исследователи изучали нейрональные стволовые клетки только в срезах ткани мозга под микроскопом. Однако профессор Арен смог найти другой подход к изучению этих клеток. Он использовал технологию магнитно-резонансную визуализации.

Чтобы получить изображения с высоким разрешением, МРТ использует не свет, а магниты. Типичный МРТ-сканер использует магнитное поле и радиочастотные импульсы, которые заставляют протоны водорода, находящихся в организме, производить сигналы. Специально установленное оборудование преобразует эти сигналы в изображение с высоким разрешением.

Эрик Аренс разработал метод, который заставляет клетки вырабатывать собственное контрастное вещество. Это вещество позволяет их видеть с помощью МРТ. Используя вирусные вектор, он вживил в клетки ген, который кодирует естественно существующий белок, металлопротеин ферритин. Данный белок присутствует во всех живых клетках, он накапливает и запасает железо. Когда клетки со встроенным геном ферритина начинают синтезировать повышенное количество этого белка, в них накапливается дополнительный объем железа, превращая клетки в наномагниты. Это изменяет их магнитное поле и, соответственно, сигналы протонов соседних молекул воды. На МРТ-изображениях эти изменения проявляются в виде темных пятен, тем самым указывая на присутствие клеток. За последнее время группа ученых под руководством профессора Аренса привела этот процесс к совершенству, разработав инженерную форму ферритина, которая в качестве метки является более эффективной, чем обычный ферритин.

В последнем исследовании, проведенным Эриком Аренсом и Бистрой Иордановой, использовалась та же технология, только инженерным ферритином были помечены нейробласты. Они вживили последовательность ДНК, которая кодирует инженерный металлопротеин, в аденовирусный вектор. Потом ученые в виде инъекции ввели его субвентрикулярную зону головного мозга крыс. Аденовирус инфицировал нейробласты и внес в них генетические конструкции по выработке ферритина. Когда исследователи получили МРТ-изображение мозга, они убедились, что отслеживать движение нейробластов вполне реально. Полученные результаты в точности отражали то, что показали гистологические изыскания.

По материалам www.lifesciencestoday.ru