ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 211
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
стволовые клетки мозга
173
играют ключевую роль в поддержании жизни тканей и их заживлении.
Костный мозг, например, состоит из гематопоэтических (способных превращаться в различные виды кровяных) стволовых клеток, а кожа содержит клетки, замещающие мертвые, постоянно отшелушивающиеся с ее поверхности.
До недавнего времени считалось, что мозг — исключение. В 1990-х годах, однако, исследователи открыли стволовые клетки в мозге мышей, а следом и у человека. Нейроны, производимые из стволовых клеток взрослой мыши, играют важную роль в работе мозга, а вот применимо ли это к человеку, пока не ясно. Есть кое-какие подтверждения, что стволовые клетки мозга могут участвовать в образовании опухолей в мозге.
Тем не менее стволовые клетки, добытые из мозга взрослого человека, можно вырастить в лабораторных условиях, и так растят зрелые функциональные клетки всех разновидностей: нейроны, астроциты и олиго дендроциты (
см. стр. 12–13). Это дает надежду на возможность
Лабораторно выращенные части мозга
Японские исследователи обнаружили, что эмбриональные стволовые клетки мыши могут самоорганизовываться в сложные трехмерные структуры, если выращивать их во взвесях-суспензиях и питать правильной комбинацией сигнальных молекул. В первых экспериментах они использовали эту специаль- но разработанную методику для выращивания ткани мозга, которую потом успешно пересадили новорожденной мыши. Позднее они применили стволо- вые клетки для выращивания частей гипофиза, и те после подсадки в мозг мыши оказались полностью функциональны. А совсем недавно эти же исследо- ватели применили эмбриональные стволовые клетки человека для выращива- ния клеток сетчатки, полностью укомплектованных еще и светочувствительны- ми рецепторами. Эта работа — авангард зарождающейся области исследований, именуемой тканевой инженерией, и может привести к возникно- вению новых методик лечения неврологических расстройств. Рано или поздно исследователи смогут растить ткани мозга, содержащие определенные виды нейронов. Эти ткани можно будет пересаживать в мозг, а лабораторно выра- щенная сетчатка, кто знает, в один прекрасный день восстановит зрение людям с макулодистрофией*.
* Общее назва- ние для группы заболеваний, при которых поражается сетчатка глаза и нарушается центральное зрение.
2001
США запрещают феде- ральное финансирование новых исследований стволовых клеток
2006
Из мышечных клеток мыши произведены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
2009
США снимает запрет на федеральное финан- сирование исследований стволовых клеток
2012
Ёсики Сасаи с коллегами выращивают ткань сетчатки из эмбриональных стволовых клеток человека
173
играют ключевую роль в поддержании жизни тканей и их заживлении.
Костный мозг, например, состоит из гематопоэтических (способных превращаться в различные виды кровяных) стволовых клеток, а кожа содержит клетки, замещающие мертвые, постоянно отшелушивающиеся с ее поверхности.
До недавнего времени считалось, что мозг — исключение. В 1990-х годах, однако, исследователи открыли стволовые клетки в мозге мышей, а следом и у человека. Нейроны, производимые из стволовых клеток взрослой мыши, играют важную роль в работе мозга, а вот применимо ли это к человеку, пока не ясно. Есть кое-какие подтверждения, что стволовые клетки мозга могут участвовать в образовании опухолей в мозге.
Тем не менее стволовые клетки, добытые из мозга взрослого человека, можно вырастить в лабораторных условиях, и так растят зрелые функциональные клетки всех разновидностей: нейроны, астроциты и олиго дендроциты (
см. стр. 12–13). Это дает надежду на возможность
Лабораторно выращенные части мозга
Японские исследователи обнаружили, что эмбриональные стволовые клетки мыши могут самоорганизовываться в сложные трехмерные структуры, если выращивать их во взвесях-суспензиях и питать правильной комбинацией сигнальных молекул. В первых экспериментах они использовали эту специаль- но разработанную методику для выращивания ткани мозга, которую потом успешно пересадили новорожденной мыши. Позднее они применили стволо- вые клетки для выращивания частей гипофиза, и те после подсадки в мозг мыши оказались полностью функциональны. А совсем недавно эти же исследо- ватели применили эмбриональные стволовые клетки человека для выращива- ния клеток сетчатки, полностью укомплектованных еще и светочувствительны- ми рецепторами. Эта работа — авангард зарождающейся области исследований, именуемой тканевой инженерией, и может привести к возникно- вению новых методик лечения неврологических расстройств. Рано или поздно исследователи смогут растить ткани мозга, содержащие определенные виды нейронов. Эти ткани можно будет пересаживать в мозг, а лабораторно выра- щенная сетчатка, кто знает, в один прекрасный день восстановит зрение людям с макулодистрофией*.
* Общее назва- ние для группы заболеваний, при которых поражается сетчатка глаза и нарушается центральное зрение.
2001
США запрещают феде- ральное финансирование новых исследований стволовых клеток
2006
Из мышечных клеток мыши произведены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
2009
США снимает запрет на федеральное финан- сирование исследований стволовых клеток
2012
Ёсики Сасаи с коллегами выращивают ткань сетчатки из эмбриональных стволовых клеток человека
174
новейшие технологии и непростые вопросы их применения в разработке лечения неврологических заболеваний, и этой работой заняты многочисленные исследовательские группы по всему миру.
1 ... 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Преодоление препятствий
Преодоление препятствий
Стволовые клетки мозга, судя по всему, можно применять в разрабатываемых методах лечения широкого диапазона неврологических расстройств, включая болезни Альцгеймера, Паркинсона и заболевания двигательных нейронов, травмы позвоночника и инсульты.
В отношении как раз инсультов исследователи пробуют два подхода: первый — заставить активизироваться стволовые клетки, уже имеющиеся в мозге, и второй — применить эмбриональные или стволовые клетки мозга для выращивания тех или иных видов зрелых нейронов в лаборатории, а затем пересадить их в мозг.
Из этих двух стратегий вторая — более многообещающая. Десятилетия исследований механизмов развития мозга выявили многие особенности специализации эмбриональных стволовых клеток в различные разновидно- сти зрелых нейронов и глии. Например, располагая этими знаниями, ученые могут растить из эмбриональных клеток человека дофаминергиче- ские нейроны среднего мозга, отмирающие при болезни Паркинсона, или двигательные нейроны, погибающие при боковом амиотрофическом склерозе и похожих расстройствах. Более того, нейроны, произведенные таким методом и подсаженные в мозг животных, способны облегчать симптомы болезней.
Перенос результатов экспериментов с животными в терапевтическую практику поначалу оказался непрост. Исследователи столкнулись с множеством технических препятствий: как направить клетки к соответствующей части мозга и как поддержать жизнь в пересаженных клетках необходимое для приживления время. Эти трудности уже преодолены, и клинические испытания на людях — пациентах с инсультом, травмой позвоночника, боковым амио- трофическим склерозом и болезнью Паркинсона — уже происходят. В ходе этих экспериментов клетки, утерянные в результате болезни или травмы, замещают стволовыми клетками, впрыснутыми в пораженную область.
Такие терапевтические методы все еще находятся на ранних стадиях опробования, однако первые итоги, судя по всему, удовлетворительны, а шквал открытий в исследованиях стволовых клеток в последние годы, несомненно, ускорит разработку методов лечения.
‘
Потенциально
мозг располагает
собственным
резервуаром
стволовых клеток,
которые, хотя бы
в принципе, можно
задействовать
в восстановлении
мозга
’
Фернандо Ноттебом
(р. 1940), американский нейробиолог
стволовые клетки мозга
175
Клетки надежды
Клетки надежды
Клетки, взятые из кожи, мышц и других частей взрослого человеческого тела, можно превратить в стволовые, похожие на те, что имеются в эмбрионах. Эти так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки можно перепрограммировать, чтобы из них получались мозговые или иные специализированные клетки различ- ных видов. Эта линия исследований также применяет второй подход: процедура перепрограммирования включает в себя введение в клетки особых генов, заставляющих их дифференцироваться определенным путем либо редифференцироваться в эмбриональное состояние.
Результаты, безусловно, заманчивы. В 2008 году американские ученые взяли клетки кожи 82-летней женщины с боковым амиотрофическим склерозом, превратили их в плюрипотентные стволовые клетки, а затем — в двигатель- ные нейроны. А в 2011 году группа японских исследователей показала, что промежуточный этап этого превращения не обязателен: они забрали фибробласты (клетки соединительной ткани) пациентов с болезнью
Альцгеймера и превратили их в функциональные нейроны напрямую.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки обещают новый подход к исследованиям неврологических заболеваний. Клетки пациентов с неврологическими расстройствами можно превратить в нейроны и вырас- тить в лаборатории, что даст исследователям возможность разобраться в клеточном механизме болезни. Однако несколько недавних работ показы- вают, что индуцированные плюрипотентные клетки могут иметь генетиче- ские отклонения, что заставляет усомниться в их полезности.
В сухом остатке
Стволовые клетки
могут, в принципе,
восстанавливать
повреждения мозга
175
Клетки надежды
Клетки надежды
Клетки, взятые из кожи, мышц и других частей взрослого человеческого тела, можно превратить в стволовые, похожие на те, что имеются в эмбрионах. Эти так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки можно перепрограммировать, чтобы из них получались мозговые или иные специализированные клетки различ- ных видов. Эта линия исследований также применяет второй подход: процедура перепрограммирования включает в себя введение в клетки особых генов, заставляющих их дифференцироваться определенным путем либо редифференцироваться в эмбриональное состояние.
Результаты, безусловно, заманчивы. В 2008 году американские ученые взяли клетки кожи 82-летней женщины с боковым амиотрофическим склерозом, превратили их в плюрипотентные стволовые клетки, а затем — в двигатель- ные нейроны. А в 2011 году группа японских исследователей показала, что промежуточный этап этого превращения не обязателен: они забрали фибробласты (клетки соединительной ткани) пациентов с болезнью
Альцгеймера и превратили их в функциональные нейроны напрямую.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки обещают новый подход к исследованиям неврологических заболеваний. Клетки пациентов с неврологическими расстройствами можно превратить в нейроны и вырас- тить в лаборатории, что даст исследователям возможность разобраться в клеточном механизме болезни. Однако несколько недавних работ показы- вают, что индуцированные плюрипотентные клетки могут иметь генетиче- ские отклонения, что заставляет усомниться в их полезности.
В сухом остатке
Стволовые клетки
могут, в принципе,
восстанавливать
повреждения мозга
СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
176
новейшие технологии и непростые вопросы
На деятельность мозга можно влиять электрической
или магнитной стимуляцией. Эти методики применимы
и к изучению мозга пациентов перед нейрохирургическими
операциями, и к лабораторному исследованию мозга, и для
облегчения реабилитации после черепно-мозговых травм,
равно как и для расширения умственных способностей
здоровых людей.
44
Словосочетание «электростимулирование мозга» рисует образ варвар- ского электрошокового лечения, применявшегося к пациентам психиа- трических клиник, как в книге Кена Кизи «Пролетая над гнездом кукушки». Конечно, электрошоковая терапия широко применялась в прошлом, но в наше время это редкость. Однако другие методы электрической стимуляции полезны и в клинической, и в лаборатор- ной практике, а некоторые, возможно, эффективны в лечении невроло- гических и психических расстройств.
Краткая история
Краткая история
История электрической стимуляции мозга началась в 1870-х с экспериментов немецкого врача Эдуарда Хитцига, работавшего в военном госпитале во время Франко-прусской войны.
Хитциг лечил многих раненых в голову солдат — у некоторых были вырваны фрагменты черепа — электродами, подсоединенными к акку- мулятору и приложенными к оголенному мозгу. Позднее он вместе с Густавом Фритчем привязывал собак к туалетному столику своей жены и применял электрический ток к их мозгу. Эти эксперименты показали, что стимулирование определенного участка мозга (двига- тельной коры) вызывало движения в зеркально противоположной от стимулируемого полушария части тела.
Стимулирование
мозга
1771
Луиджи Гальвани открывает биоэлектричество
1870
Эдуард Хитциг и Густав Фритч публикуют работу по электро- стимуляции мозга собаки
1920
-е
Уайлдер Пенфилд проводит первую электростимуляцию мозга бодрствующих пациентов
стимулирование мозга
177
В 1920-х годах нейрохирург Уайлдер Пенфилд впервые применил электриче- скую стимуляцию в исследовании мозга пациентов с эпилепсией, находив- шихся при этом в сознании перед операцией. Хирургическое вмешатель- ство, крайняя мера для пациентов, которым не помогают лекарства, требует внимательной оценки мозговой ткани, в которой зарождаются судороги, чтобы не повредить прилегающие ткани с важными функциями.
Пенфилд производил местную анестезию головы пациентов, вскрывал им череп и стимулировал мозг на участке, вызывающем судороги, и в прилегаю- щих областях. Поскольку пациенты пребывали в сознании, они могли сообщать об ощущениях от стимуляции. Таким способом Пенфилд определял ткани с отклонениями и обходил стороной прилегающие, обеспечивающие речь, память, движение. Эта процедура также позво- лила ему составить карту областей мозга, выполняю- щих сенсорные и двигательные функции, и эта карта по-прежнему в широком ходу.
«Стимулятор» мозга
«Стимулятор» мозга
Глубокая стимуляция мозга
(ГСМ) — экспериментальная процедура, включающая имплантацию тонких проводков-электродов в ту или иную область мозга. Имплантированное устройство подключено к батарейке, размещенной под кожей на груди или прикрепленной к внутренней поверхности черепа. Прибор, часто именуемый «стимулятором мозга», меняет деятельность целевого участка мозга регулярным электрическим сигналом.
В 2002 году Управление по надзору за качеством пищевых продук- тов и медикаментов США (ФДА
*
) разрешило применение ГСМ к пациентам с болезнью Паркинсона, и с тех пор ее получили примерно 80 000 больных. Некоторым пациентам предлагает такое лечение и Государственная служба здравоохранения
Великобритании. ГСМ, приложенная к нескольким участкам мозга, заня- тым контролем движений, облегчает симптомы заболевания.
Ныне эта методика применяется в экспериментальном лечении различных расстройств, включая депрессию, синдром навязчивых состояний и различ- ных зависимостей.
‘
Пропусканием
тока через голову
можно легко
добиться движения
глазами
’
Эдуард Хитциг
(1839–1907), немецкий невролог, и
Густав Фритч
(1837–1927), немецкий анатом
* Food and Drug
Administration (англ.).
1938
Уго Черлетти и Лучо Бини предлагают электрошоковую терапию как психиатрический метод
1985
Энтони Баркер с коллегами публикуют первое исследование эффектов ТМС на человека
2002
ФДА Соединенных Штатов разрешает ГСМ как метод лечения болезни Паркинсона
177
В 1920-х годах нейрохирург Уайлдер Пенфилд впервые применил электриче- скую стимуляцию в исследовании мозга пациентов с эпилепсией, находив- шихся при этом в сознании перед операцией. Хирургическое вмешатель- ство, крайняя мера для пациентов, которым не помогают лекарства, требует внимательной оценки мозговой ткани, в которой зарождаются судороги, чтобы не повредить прилегающие ткани с важными функциями.
Пенфилд производил местную анестезию головы пациентов, вскрывал им череп и стимулировал мозг на участке, вызывающем судороги, и в прилегаю- щих областях. Поскольку пациенты пребывали в сознании, они могли сообщать об ощущениях от стимуляции. Таким способом Пенфилд определял ткани с отклонениями и обходил стороной прилегающие, обеспечивающие речь, память, движение. Эта процедура также позво- лила ему составить карту областей мозга, выполняю- щих сенсорные и двигательные функции, и эта карта по-прежнему в широком ходу.
«Стимулятор» мозга
«Стимулятор» мозга
Глубокая стимуляция мозга
(ГСМ) — экспериментальная процедура, включающая имплантацию тонких проводков-электродов в ту или иную область мозга. Имплантированное устройство подключено к батарейке, размещенной под кожей на груди или прикрепленной к внутренней поверхности черепа. Прибор, часто именуемый «стимулятором мозга», меняет деятельность целевого участка мозга регулярным электрическим сигналом.
В 2002 году Управление по надзору за качеством пищевых продук- тов и медикаментов США (ФДА
*
) разрешило применение ГСМ к пациентам с болезнью Паркинсона, и с тех пор ее получили примерно 80 000 больных. Некоторым пациентам предлагает такое лечение и Государственная служба здравоохранения
Великобритании. ГСМ, приложенная к нескольким участкам мозга, заня- тым контролем движений, облегчает симптомы заболевания.
Ныне эта методика применяется в экспериментальном лечении различных расстройств, включая депрессию, синдром навязчивых состояний и различ- ных зависимостей.
‘
Пропусканием
тока через голову
можно легко
добиться движения
глазами
’
Эдуард Хитциг
(1839–1907), немецкий невролог, и
Густав Фритч
(1837–1927), немецкий анатом
* Food and Drug
Administration (англ.).
1938
Уго Черлетти и Лучо Бини предлагают электрошоковую терапию как психиатрический метод
1985
Энтони Баркер с коллегами публикуют первое исследование эффектов ТМС на человека
2002
ФДА Соединенных Штатов разрешает ГСМ как метод лечения болезни Паркинсона