Ένα καινούργιο όπλο στην αναγέννηση του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος.


 Ένα καινούργιο όπλο στην αναγέννηση 
του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος. 

Επιστήμονες από την Ιατρική Σχολή Lewis Katz του Πανεπιστημίου Temple στη Φιλαδέλφεια των ΗΠΑ κατόρθωσαν να αναγεννήσουν νευρικά κύτταρα ποντικιών με τραυματισμό στον νωτιαίο μυελό ή στο οπτικό νεύρο. Οι τραυματισμοί αυτοί μέχρι στιγμής δεν είναι θεραπεύσιμοι και οδηγούν σε μόνιμες βλάβες. Για πρώτη φορά αναδεικνύονται η συμμετοχή και ο προεξέχων ρόλος συγκεκριμένου μορίου στην αναγέννηση των τραυματισμένων ιστών και παράλληλα ανοίγονται νέοι θεραπευτικοί ορίζοντες.

Νευρικό σύστημα: Ένα πολύπλοκο «ηλεκτρικό κύκλωμα» 
που δεν επισκευάζεται εύκολα

Το ανθρώπινο νευρικό σύστημα, δηλαδή ο εγκέφαλος, ο νωτιαίος μυελός και τα περιφερικά νεύρα, χαρακτηρίζεται από πολύπλοκες δομές και αξιοθαύμαστη οργάνωση. Οι νευρώνες, τα κυρίαρχα κύτταρα του νευρικού συστήματος, σχηματίζουν πολύπλοκα δίκτυα που ξεκινούν από τον εγκέφαλο και διατρέχουν όλο το σώμα. Οι νευρώνες περιέχουν μακριές επιμήκεις απολήξεις, τους άξονες, οι οποίοι δρουν σαν καλώδια ηλεκτρικών κυκλωμάτων, μεταφέροντας μικροσκοπικά ηλεκτρικά σήματα από και προς τον εγκέφαλο.

Ωστόσο, μόλις ολοκληρωθεί η ανάπτυξη του νευρικού συστήματος, η ικανότητα πολλαπλασιασμού των κυττάρων και αναγέννησης των ιστών του μειώνεται δραματικά. Επομένως, η επιδιόρθωση και η επούλωση των τραυματισμένων ή εκφυλισμένων ιστών, ιδιαίτερα στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα, είναι ελάχιστες και οι βλάβες συνήθως μόνιμες και μη αναστρέψιμες. Η περιορισμένη ικανότητα αναγέννησης και επιδιόρθωσης καθιστά το νευρικό σύστημα ευάλωτο σε ό,τι αφορά τραυματισμούς αλλά και σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως οι νόσοι Alzheimer και Parkinson. Οι ασθενείς με σοβαρούς τραυματισμούς στο νευρικό σύστημα ή νευροεκφυλιστικές παθήσεις χρειάζονται υποστήριξη καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής τους, γεγονός που επιβαρύνει σημαντικά τους ίδιους και τις οικογένειές τους.

Παρ’ όλα αυτά, ήδη από την δεκαετία του 1990 είναι γνωστό ότι οι ώριμοι νευρώνες των ενήλικων ατόμων διατηρούν την ικανότητα αναγέννησης, αλλά σε πολύ περιορισμένο βαθμό. Η επιστημονική κοινότητα που ασχολείται με το συγκεκριμένο ερευνητικό πεδίο δίνει ανελλιπώς μάχες για την κατανόηση της πολύπλοκης ανατομίας και φυσιολογίας του νευρικού συστήματος προκειμένου να μπορεί να ανακαλύψει τα μόρια και τους μηχανισμούς που θα πυροδοτούν την αναγέννηση σε περίπτωση τραυματισμού.

Η δημιουργία νέων νεύρων είναι εφικτή

Μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Molecular Therapy» τον προηγούμενο μήνα περιγράφει την ικανότητα της πρωτεΐνης Lin28 να πυροδοτεί την αναγέννηση των αξόνων των νευρικών κυττάρων όταν εκφράζεται σε μεγαλύτερες προσότητες. Προκειμένου να διερευνήσει τον ρόλο τής Lin28, η ερευνητική ομάδα της Ιατρικής Σχολής Lewis Katz του Πανεπιστημίου Temple, με επικεφαλής τον καθηγητή Shuxin Li, χρησιμοποίησε γενετικά τροποποιημένα ποντίκια που παρήγαγαν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις τής συγκεκριμένης πρωτεΐνης σε ορισμένους ιστούς. Δημιουργήθηκαν δύο ομάδες μοντέλων - ζώων, η μία με τραυματισμούς στον νωτιαίο μυελό και η άλλη με τραυματισμούς στο οπτικό νεύρο. Μια άλλη ομάδα που χρησιμοποιήθηκε αποτελούνταν από ποντίκια με παρόμοιους τραυματισμούς και φυσιολογική έκφραση της πρωτεΐνης Lin28. Στα ποντίκια αυτής της ομάδας χορηγήθηκε η Lin28 με ένεση στην τραυματισμένη περιοχή.

Σε όλες τις ομάδες των ποντικιών παρατηρήθηκε αναγέννηση των νευραξόνων. Τα πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα παρατηρήθηκαν μετά από τη χορήγηση της Lin28 με ένεση στα τραυματισμένα ποντίκια. Παρατηρήθηκε αύξηση του μήκους των νευραξόνων τόσο στην περιοχή του νωτιαίου μυελού όσο και στο οπτικό νεύρο. Τα ζώα επέδειξαν σημαντική βελτίωση στον συντονισμό της κίνησης και στις αισθήσεις τους. Ακόμα ένα σημαντικό εύρημα αφορά την αλληλεπίδραση της Lin28 με πρωτεϊνικά μόρια που θεωρούνται απαραίτητα για την ανάπτυξη και την ομοιόσταση του κεντρικού συστήματος. Η Lin28 φαίνεται ότι επιδρά σ’ αυτά ενισχύοντας τον ρόλο τους στην επιδιόρθωση.

Επόμενος στόχος των ερευνητών αποτελεί, όπως αναφέρουν οι ίδιοι, η εφεύρεση του κατάλληλου «οχήματος» για τη διοχέτευση της πρωτεΐνης στους κατεστραμμένους ιστούς του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή αποτελεσματικότητα και ειδικότητα. Η ερευνητική ομάδα προσανατολίζεται και στον προσδιορισμό άλλων μορίων - στόχων που μαζί με τη Lin28 θα προάγουν την αναγέννηση των νευραξόνων.

Μια σημαντική πρωτεΐνη από το νηματώδες σκουλήκι μέχρι τον άνθρωπο

Η Lin28 δεν επιλέχθηκε τυχαία για τη μελέτη της αναγέννησης των αξόνων των νευρικών κυττάρων. Είναι γνωστή εδώ και χρόνια στους ερευνητές για τη δράση της στα βλαστικά κύτταρα. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά πριν από τριάντα πέντε χρόνια στο νηματώδες σκουλήκι Caenorhabditis Elegans και έκτοτε πολυάριθμες μελέτες έχουν αναδείξει τον πολλαπλό και σημαντικό ρόλο της στην ανάπτυξη των ιστών και των οργάνων, αφού φαίνεται ότι καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τη μοίρα των κυττάρων από νωρίς, κατά την εμβρυογένεση. Μόλις ολοκληρωθεί η διαφοροποίηση των κυττάρων σε συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους, η συγκέντρωση της Lin28 μειώνεται και περιορίζεται σε συγκεκριμένους ιστούς των πνευμόνων, των νεφρών, της καρδιάς και του νευρικού συστήματος. Φαίνεται ότι δρα προς δύο κατευθύνσεις, είτε αυξάνοντας τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων είτε προάγοντας τη διαφοροποίησή τους σε συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους.

Το γονίδιο που την κωδικοποιεί θεωρείται εξελικτικά συντηρημένο και έχει εντοπιστεί με μικρές διαφορές στο γενετικό υλικό πολλών διαφορετικών ειδών, από τη μύγα Drosophila μέχρι και τον άνθρωπο. Σε όλα τα ζώα έχει παρατηρηθεί σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις κατά την εμβρυογένεση και θεωρείται σημαντική για τη διατήρηση των βλαστικών κυττάρων, των εφεδρικών δηλαδή κυττάρων που στα ενήλικα άτομα επιστρατεύονται σε περιπτώσεις τραυματισμού προκειμένου να αναγεννηθούν κατεστραμμένοι ιστοί.

Τα αποτελέσματα της ερευνητικής ομάδας του καθηγητή Shuxin Li αναδεικνύουν την πρωτεΐνη Lin28 ως πολλά υποσχόμενο θεραπευτικό στόχο και είναι ένα ελπιδοφόρο βημα προς την αναγέννηση των κυττάρων του νευρικού συστήματος που αποτελεί αναγκαιότητα για εκαντοντάδες χιλιάδες ανθρώπους σε όλο τον κόσμο.

Μαρία Τσίπη

Ενδεικτική βιβλιογραφία:

1. Nathan, F.M., et al., «Upregulating Lin28a Promotes Axon Regeneration in Adult Mice with Optic Nerve and Spinal Cord Injury», MolTher, 2020.

2. «Tsialikas, J. and J. Romer-Seibert, LIN28: roles and regulation in development and beyond», Development, 2015. 142(14): p. 2397-404.


 27 Μαΐου 2020