Průlom v léčbě ochrnutí: Vědci použili „tančící molekuly“ k uzdravení miniaturních páteří

V posledních letech vědci využívají organoidy jako snadnou a cenově dostupnou metodu testování potenciálních terapií před zahájením klinických studií na lidech. Nová studie aplikuje tuto průkopnickou technologii na léčbu poranění páteře, kdy vyvinula poraněné spinální organoidy a testovala terapii známou jako „tančící molekuly“, která se již dříve osvědčila na zvířecích modelech.

Vědci zjistili, že tato léčba se ukázala jako účinná i na jejich miniaturních spinálních organoidech, které jsou dosud nejpřesnějšími vytvořenými modely. Být součástí podkmene obratlovců znamená mít jednu společnou biologickou vlastnost – míchu. Páteřní mícha je doslova páteří lidského života a její 33 obratlů je klíčových pro naši schopnost pohybovat se ve světě. Když se však s naší páteří něco stane, ať už akutním traumatem nebo nemocí, může to drasticky ovlivnit kvalitu života. Proto je páteř ústředním zájmem vědců, kteří využívají moderní technologie k vyléčení, nebo alespoň zmírnění, některých z nejvíce ochromujících poranění páteře.

Jednou z těchto moderních technologií jsou takzvané organoidy. Jak už název napovídá, organoidy jsou malé, jednoduché repliky lidských orgánů, typicky vypěstované z kmenových buněk. Jsou obzvláště užitečné jako první krok k testování nových terapií na lidských pacientech, protože tyto orgány jsou šité na míru tak, aby obsahovaly tkáňovou strukturu a buněčnou komplexnost skutečných orgánů. Vědci vytvořili nejrůznější organoidy, včetně mozkových organoidů (které vyvolaly etické diskuse o tom, zda by se tyto struktury mohly stát vědomými), a v nové studii publikované v časopise Nature Biomedical Engineering aplikoval tým vedený vědci z Northwestern University stejnou techniku na lidskou páteř.

Výzkumníci vypěstovali spinální organoidy z kmenových buněk a navrhli dvě struktury s běžnými poraněními páteře – tržnými ranami a kompresními pohmožděninami. Poté se pustili do aplikace techniky zvané terapie „tančícími molekulami“. Tato léčba, poprvé popsaná v roce 2021, kdy Samuel Stupp z Northwestern University, hlavní autor této nové studie, úspěšně léčil míchu paralyzovaných myší, spoléhá na jemné ladění pohybu molekul tak, aby se zapojily do buněčných receptorů, které jsou neustále v pohybu.

„Receptory v neuronech a dalších buňkách se neustále pohybují,“ řekl Stupp již v roce 2021. „Tím, že se molekuly pohybují, ‚tančí‘ nebo dokonce dočasně vyskakují z těchto struktur, známých jako supramolekulární polymery, jsou schopny se účinněji spojit s receptory.“

O pět let později se Stupp a jeho tým blíží k zdokonalení této možné terapie pro lidské pacienty. Při analýze poraněných spinálních organoidů si všimli, že výsledná buněčná smrt a gliová jizva odpovídaly tomu, co se pozoruje u typického poranění míchy. Po aplikaci injekcí vytvořila tekutá terapie lešení a následně snížila zánět a gliovou jizvu.

Kromě toho pozorovali regeneraci neuritů – axonů a dendritů, které se rozšiřují z neuronu a spojují další buňky – a také růst neuronů v organizovaných vzorcích. Opětovný růst neuritů je obzvláště důležitý, protože tyto klíčové výběžky jsou často přerušeny po poranění páteře. Stupp doufá, že budoucí výzkum se zaměří na ještě přesvědčivější spinální organoidy, než budou nakonec testovány v klinických studiích na lidech.

„Jedním z nejvíce vzrušujících aspektů organoidů je, že je můžeme použít k testování nových terapií v lidské tkáni,“ uvedl Stupp v tiskovém prohlášení. „Kromě klinické studie je to jediný způsob, jak tohoto cíle dosáhnout… Toto je potvrzení, že naše terapie má velkou šanci fungovat u lidí.“