Исследователи Швейцарского федерального технологического института, Лозанна разработали четырехмерную модель травмы спинного мозга у мышей. Модель получила название клеточного атласа спинного мозга Tabulae Paralytica.
Tabulae Paralytica показывает, как полмиллиона клеток спинного мозга с течением времени реагируют на травмы различной степени тяжести. Атлас может стать источником для разработки новых методов генной терапии при лечении травм.
Исследователи Швейцарского федерального технологического института, Лозанна разработали четырехмерную модель травмы спинного мозга у мышей. Модель получила название клеточного атласа спинного мозга Tabulae Paralytica.
Для создания атласа Tabulae Paralytica (он выставлен с открытый доступ и с ним могут работать ученые) исследователи использовали машинное обучение, сопоставляя данные секвенирования РНК и других методов клеточной биологии. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Ученые исследовали участки спинного мозга, взятые у 52 травмированных и здоровых мышей через 1, 4, 7, 14, 30 и 60 дней после травмы и проанализировали реакцию 482 825 клеток на повреждения.
Спинной мозг, как и головной, состоит из ткани, изолированной от иммунной системы физическими барьерами. Но когда спинной мозг поврежден, иммунные клетки проникают в место повреждения и активируют воспалительные реакции. Это предохраняет травму от инфекции, но ухудшает заживление. Исследователи обнаружили, что травма нарушает нормальную работу клеток, образующих гемато-спинномозговой барьер и арахноидальный барьер - защитную мембрану, покрывающую спинной мозг.
Как работают астроциты
Исследователи сравнили реакцию на травмы у молодых и старых мышей. При травме специализированные клетки, так называемые астроциты, образуют тонкую пленку вокруг поражения спинного мозга и его защищают от иммунной системы. Эти пленки играют решающую роль в заживлении и восстановлении ран мозга.
Исследование показало, что у старых мышей астроциты утрачивают способность защищать спинной мозг. Это ведет к функциональным нарушениям и параличу.
Используя данные атласа, исследователи разработали генную терапию для заживления ран у старых мышей. За два дня до нанесения травмы в спинной мозг старых мышей ввели генный препарат, который привел к омоложению астроцитов и увеличению их количества.
После повреждения защитные пленки нормально образовались и уменьшили проникновение иммунных клеток. В результате старые мыши после травмы так же быстро восстановили способность ходить, как и молодые.
Атласы мозга
Нейробиологи получили изображение одного кубического миллиметра мозга с точностью до каждой клетки Как выглядит болезнь Альцгеймера. Получено подробнейшее изображение полушарий мозга 3D-модель мозга мыши
Ученые подчеркивают, что это только один из моментов использования атласа спинного мозга. Соавтор работы Марк Андерсон говорит: «Если вы знаете, что делает каждая клетка спинного мозга в ответ на травму, вы можете использовать эти знания для разработки индивидуальных методов лечения. Дело не должно происходить в темноте».