Наночастицы облегчили болезнь Альцгеймера, создав нейроны из других клеток

Фото из открытых источников

Нейроны были созданы из другого типа клеток головного мозга, которые обычно их поддерживают. Гибель нервных клеток является характерным признаком болезни Альцгеймера, но клетка из наночастиц, содержащая антитела, превратила астроциты, другой тип клеток головного мозга, в нейроны у мышей с вариантом этого заболевания. Это улучшило когнитивные способности мышей. Исследователи, стоящие за этим подходом, надеются протестировать его на людях в ближайшие несколько лет. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Cell Biomaterials.

«Мы можем заменить утраченные нейроны, а также обратить вспять прогрессирование болезни Альцгеймера у мышей», — говорит Пейшенг Сюй из Университета Южной Каролины.

При болезни Альцгеймера, которая поражает около 24 миллионов человек во всем мире, белки бета-амилоид и тау неправильно сворачиваются и образуют скопления, известные как бляшки и клубки. Это приводит к нейровоспалению и, в конечном итоге, к гибели нервных клеток.

Исследователи все чаще изучают возможность стимуляции роста новых нейронов для лечения болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний. Например, в 2020 году ученые обнаружили, что астроциты — звездообразные клетки, которые помогают нейронам функционировать, — могут быть преобразованы в нейроны в мозге мышей с разновидностью болезни Паркинсона, что улучшило их двигательные навыки.

Для этого использовалась технология CRISPR для генетической модификации мышей с целью снижения уровня белка PTBP1. Обычно он действует как главный переключатель, предотвращающий превращение астроцитов в нейроны.

Однако такие генетические подходы могут изменять участки генома, которые не были предназначены для воздействия. «Иногда можно вырезать не те места, вызывая необратимые генетические изменения, которые могут быть вредными», — говорит Сюй.

Для решения этой проблемы он и его коллеги разработали другой способ снижения уровня PTBP1. Они разработали препарат под названием TN-PTBP1, который упаковывает антитела, нацеленные на PTBP1, в клетку из наночастиц, которые доставляют их через гематоэнцефалический барьер.

Препарат проникает в клетки головного мозга, включая астроциты, где антитела связываются с PTBP1 и существенно снижают его уровень. Примерно через неделю антитела перерабатываются клеткой, говорит Сюй.

Теперь команда протестировала это на органоидах головного мозга, состоящих из скоплений астроцитов и нейронов, выращенных из человеческих стволовых клеток в лабораторной чашке. Это показало, что TN-PTBP1 превращает астроциты в нейроны.

Затем исследователи опробовали этот подход на 12 мышах, генетически модифицированных для развития состояния, имитирующего болезнь Альцгеймера. До введения TN-PTBP1 визуализация головного мозга показала, что эти мыши потеряли значительное количество нейронов, аналогично тому, что наблюдается при умеренной и тяжелой формах болезни Альцгеймера, говорит Сюй. Мыши испытывали трудности с строительством гнезд и плохо справлялись с тестом на память, включавшим прохождение лабиринта.

Исследователи в течение двух недель дважды внутривенно вводили TN-PTBP1 половине мышей, а остальным делали инъекции физиологического раствора. Две недели спустя мыши, получившие TN-PTBP1, смогли строить гнезда и проходить лабиринт на уровне, сопоставимом с другой группой мышей без варианта болезни Альцгеймера, в то время как у группы, получавшей физиологический раствор, изменений не наблюдалось. «Очевидно, что наблюдается улучшение, что очень наводит на размышления», — говорит Андраш Лакатош из Кембриджского университета.

Когда исследователи проанализировали образцы гиппокампа мышей, области мозга, отвечающей за память и обучение, они обнаружили, что TN-PTBP1 вызвал рост новых нейронов в мозге.

Хирургическое вмешательство, направленное на усиление выведения связанных с болезнью Альцгеймера белков из мозга, было запрещено в Китае, но только после того, как тысячи людей прошли эту процедуру.

Сейчас планируются дополнительные исследования на мышах, где астроциты будут помечены флуоресцентными метками, чтобы отследить, действительно ли TN-PTBP1 является причиной превращения этих клеток в нейроны, говорит Сюй. Исследователи также надеются протестировать этот подход на обезьянах и людях в ближайшие несколько лет, добавляет он.

У мышей не наблюдалось никаких побочных эффектов, но в будущих исследованиях следует изучить, безопасно ли вновь образованные нейроны интегрируются в нейронные сети мозга, не нарушая их функцию в долгосрочной перспективе, говорит Бенедикт Бернингер из Королевского колледжа Лондона. «Нам нужно проверить, будут ли эти нейроны полезны, а не нарушат работу сети».

Но при надлежащем тестировании потенциал этого препарата может быть огромным, говорит он. По его словам, это «может оказать огромное влияние на лечение многих заболеваний головного мозга», включая шизофрению, боковой амиотрофический склероз (например, БАС) и болезнь Паркинсона.