Kierowanie regeneracją neuronów
Aksony są długimi, cienkimi wypustkami komórek nerwowych, odpowiedzialnymi za przekazywanie informacji. Zdolność do wzrostu aksonów zwykle jest zatracana podczas życia płodowego i nie regenerują się one w przypadku uszkodzeń. Zewnętrzne interwencje kończą się ograniczonym powodzeniem, jako że regenerujące się aksony nie są w stanie przenikać przez blizny tkanki glejowej powstające wskutek uszkodzenia rdzenia kręgowego. Naukowcy z projektu MAGFORCE4AXONGROWTH badali szereg istotnych szlaków sygnałowych uczestniczących w modulowaniu migracji stożka wzrostu podczas regeneracji aksonów. Zsyntetyzowali oni magnetyczne nanocząsteczki, aby zastosować wymaganą siłę mechaniczną do eksperymentów z tzw. wyciąganiem aksonów. Na początek naukowcy opracowali urządzenie do prowadzenia mikrocieczowych kultur komórek nerwowych. Z jego użyciem prowadzono pierwotną hodowlę neuronów kory mózgowej pobranych z mysich embrionów. Stożki wzrostu aksonów powlekano przeciwciałami skierowanymi przeciwko neuronalnym cząsteczkom adhezyjnym (NCAM). Następnie naukowcy opracowali i zastosowali mikrocieczowy układ pęsety magnetycznej do przykładania kontrolowanej siły, która przypominałaby siły generowane przez neuronalne stożki wzrostu. Przykładając bodźce chemiczne naukowcy oceniali ich wpływ na wzrost aksonów i identyfikowali potencjalne cząsteczki docelowe dla nowych leków. Zbadano rolę semaforyny 3A i netryny 1, aby wyjaśnić znaczenie związanych z tymi cząsteczkami szlaków transdukcji sygnału. Wyniki wskazują, że leczenie oddziałujące na szlaki sygnałowe kinazy białka Rho (ROCK) i Calpain, w połączeniu z eksperymentalnym wyciąganiem aksonów, może okazać się skuteczne. Inhibicja szlaku ROCK wraz z zastosowaniem sił magnetycznych kieruje stymulowany przez cząsteczki NCAM wzrost aksonów poprzez środowisko blizny w tkance glejowej. Działania w ramach projektu otworzyły nowe możliwości leczenia uszkodzeń rdzenia kręgowego i chorób zwyrodnieniowych układu nerwowego. Udane przeniesienie wyników na grunt praktyki medycznej poprawiłoby jakość życia chorych i znacząco ograniczyło związane z tymi chorobami obciążenie społeczno-ekonomiczne.
Słowa kluczowe
Uszkodzenie rdzenia kręgowego, regeneracja neuronów, stożek wzrostu, akson, blizny tkanki glejowej, szlak sygnałowy, nanocząsteczki, wyciąganie aksonów, pęseta magnetyczna, ROCK, Calpain
