Τα τραυματισμένα ενήλικα εγκεφαλικά κύτταρα επιστρέφουν σε εμβρυϊκή κατάσταση και αναγεννιούνται

Όταν τα ενήλικα εγκεφαλικά κύτταρα τραυματίζονται, επανέρχονται σε εμβρυϊκή κατάσταση, σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature από ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο San Diego. Οι επιστήμονες αναφέρουν ότι τα εγκεφαλικά κύτταρα που εισήλθαν πρόσφατα σε εμβρυϊκή κατάσταση, είναι δυνατόν να αναπτύξουν ξανά νέες συνδέσεις, οι οποίες υπό τις σωστές συνθήκες μπορούν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση της χαμένης λειτουργίας τους.

Πώς μπορεί να αποκατασταθεί κάποια βλάβη στον εγκέφαλο;

Η αποκατάσταση κάποιας βλάβης στον εγκέφαλο ή στον νωτιαίο μυελό αποτελεί μια από τις πιο τρομακτικές πρόκλησης της ιατρικής επιστήμης. Μάλιστα, μια τέτοιου είδους αποκατάσταση, μέχρι σχετικά πρόσφατα, φαινόταν αδύνατη, αλλά αυτή η μελέτη παρουσιάζει ένα «χάρτη μεταγραφής και αναγέννησης» στον εγκέφαλο των ενηλίκων.

Όπως εξήγησε ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, Δρ. Mark Tuszynski, καθηγητής νευροεπιστήμης και διευθυντής του Ινστιτούτου Μεταφραστικής Νευροεπιστήμης στην Ιατρική Σχολή του UC του San Diego, με την χρήση των εργαλείων που προσφέρει η σύγχρονη νευροεπιστήμη, η μοριακή γενετική και η ιολογία, σε συνδυασμό με την υπολογιστική δυνατότητα, η επιστημονική του ομάδα κατάφερε να εντοπίσει το πώς το σύνολο των γονιδίων σε ένα ενήλικο εγκεφαλικό κύτταρο επαναρυθμίζεται για να αναγεννηθεί. «Αυτό μας δίνει μια θεμελιώδη εικόνα για το πώς αναγεννιούνται τα κύτταρα σε μεταγραφικό επίπεδο,», τόνισε.

Με τη βοήθεια ενός ποντικιού ως μοντέλο, ο Tuszynski και οι συνάδελφοι του ανακάλυψαν ότι μετά από ένα τραυματισμό, οι ώριμοι νευρώνες στους εγκέφαλους των ενηλίκων, επανέρχονται σε μια εμβρυϊκή κατάσταση. Επιπλέον, η μελέτη του Fred «Rusty» Gage, προέδρου και καθηγητή στο Ινστιτούτο Βιολογικών Μελετών Salk, διαπίστωσε ότι στον ιππόκαμπο και στην υποκοιλιακή ζώνη του εγκεφάλου, παράγονται συνεχώς νέα εγκεφαλικά κύτταρα, αναπληρώνοντας αυτές τις περιοχές καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του ανθρώπου. Σύμφωνα όμως με τον Tuszynski, η δική του μελέτη ήρθε να ενισχύσει περαιτέρω την μελέτη του Fred «Rusty» Gage, διαπιστώνοντας ότι η ικανότητα του εγκεφάλου να επιδιορθώνεται δεν περιορίζεται μόνο σε αυτές τις δύο περιοχές. Αντίθετα, όταν ένα ενήλικο εγκεφαλικό κύτταρο του φλοιού τραυματίζεται, επανέρχεται (σε ​​μεταγραφικό επίπεδο) σε έναν εμβρυϊκό φλοιώδη νευρώνα, ο οποίος μπορεί να αναγεννηθεί εάν βρεθεί σε ένα ενθαρρυντικό περιβάλλον που προωθεί την ανάπτυξη. Για να βρεθεί το ποιο θεωρείται ενθαρρυντικό περιβάλλον για αναγέννηση, ο Tuszynski και οι συνεργάτες του διερεύνησαν το πώς ανταποκρίνονται οι χαλασμένοι νευρώνες μετά από  κάποιο τραυματισμό του νωτιαίου μυελού.

Τα τελευταία χρόνια, μάλιστα, έχουν προωθήσει σημαντικά τη χρήση εμβολιασμένων νευρικών με βλαστικά κύτταρα, για να επισπεύσουν την επούλωση τραυματισμών του νωτιαίου μυελού και για να αποκαταστήσουν τη χαμένη λειτουργία τους, προκαλώντας ουσιαστικά τους νευρώνες να επεκτείνουν τους άξονες τους στην περιοχή που παρουσιάζει τραυματισμό και να επανασυνδέσουν τα διακεκομμένα νεύρα. Πριν λίγο καιρό μια πολυεπιστημονική ομάδα με επικεφαλής τον Kobi Koffler, τον Tuszynski και τον Shaochen Chen, χρησιμοποίησαν 3-D τυπωμένα εμφυτεύματα σε αρουραίους, για την προώθηση της ανάπτυξης των νευρικών κυττάρων σε τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού και κατάφεραν να αποκαταστήσουν διάφορες συνδέσεις και χαμένες λειτουργίες.

Τι ρόλο παίζει το γονίδιο Huntington στην αναγέννηση των νευρικών κυττάρων;

Η τελευταία μελέτη που πραγματοποιήθηκε, έδειξε ότι στην προώθηση της νευρωνικής ανάπτυξης και επιδιόρθωσης, συμβάλλει μια από τις πιο βασικές γενετικές οδούς που περιλαμβάνει το γονίδιο Huntington (HTT). Αυτό το γονίδιο όταν μεταλλάσσεται προκαλεί τη νόσο του Huntington, μια διαταραχή που χαρακτηρίζεται από την προοδευτική διάσπαση των νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλο.

Η ομάδα του Tuszynski, διαπίστωσε ότι το «αναγεννητικό μεταγραφικό προφίλ», υποστηρίζεται από το γονίδιο Huntington. Ουσιαστικά, παρατηρήθηκε ότι στα ποντίκια που τροποποιήθηκαν γενετικά ώστε να μην έχουν το γονίδιο Huntington, οι τραυματισμοί του νωτιαίου μυελού τους παρουσίασαν σημαντικά λιγότερη αναγέννηση των νευρικών κυττάρων. Όπως υπογράμμισε ο Tuszynski, αν και ο ρόλος του Huntingtion δεν είναι απολύτως ξεκάθαρος, αυτή η μελέτη δείχνει ότι το γονίδιο αυτό είναι απαραίτητο για την προώθηση της επιδιόρθωσης των νευρώνων του εγκεφάλου. Ωστόσο, οι μεταλλάξεις αυτού του γονιδίου, προβλέπεται ότι θα οδηγούσαν στην απώλεια του ενήλικα νευρώνα, σε αργό νευρωνικό εκφυλισμό και τελικά στη νόσο του Huntington.