Ученые из Cedars-Sinai использовали стволовые клетки пациентов с БАС (боковым амиотрофическим склерозом), чтобы создать точную модель этой загадочной и смертельной болезни. Это может помочь найти как причину заболевания, так и эффективные методы лечения.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell, описано, как ученые разработали «БАС на чипе» — миниатюрную лабораторную систему, имитирующую болезнь. Работа основана на предыдущих экспериментах, где клетки пациентов превращали в стволовые, а затем выращивали из них мотонейроны — те самые нервные клетки, которые гибнут при БАС, лишая человека возможности двигаться, говорить и дышать.

В новом исследовании мотонейроны поместили в верхние каналы микрочипа, а клетки гематоэнцефалического барьера — в нижние. Между ними — пористая мембрана, через которую можно пропускать жидкости, имитируя кровоток. Для сравнения создали такую же систему из клеток здоровых людей и проанализировали активность более 10 000 генов в обеих группах.

Гематоэнцефалический барьер — плотный слой клеток, отделяющий кровь от мозга. Как таможня: пропускает питательные вещества, но блокирует токсины и патогены. При БАС его работа может нарушаться, усугубляя повреждение нейронов.

Раньше мы почти не видели разницы между мотонейронами больных и здоровых, — говорит Клайв Свендсен, руководитель исследования. — Но тогда клетки росли в статичной среде, как в луже. В организме же они постоянно омываются кровью, получают питание и, возможно, другие сигналы.

На чипе нейроны созрели полнее, чем в чашке Петри, и различия стали очевидны. Оказалось, у клеток пациентов с БАС нарушена передача сигналов глутамата — вещества, которое нервные клетки используют для общения. Избыток глутамата давно подозревают в провоцировании БАС, и один из немногих одобренных препаратов как раз блокирует его действие.

Пока непонятно, убивает ли этот сбой клетки, — говорит Свендсен. — Но если подтвердится, что избыток глутамата со временем их губит, мы сможем тестировать лекарства прямо на чипе — как мини-клинические испытания.

Главный плюс — модель позволяет изучать БАС в динамике, а не на посмертных образцах. Если глутаматный дисбаланс подтвердится как ключевой механизм, можно будет:

• Быстрее тестировать лекарства — чип имитирует кровоток, значит, реакцию на препараты можно оценить точнее, чем в пробирке.
• Выявлять подгруппы пациентов — возможно, не у всех БАС вызван глутаматом, и лечение должно быть разным.
• Искать ранние маркеры — если изменения в сигналинге видны до гибели нейронов, есть шанс диагностировать болезнь раньше.

Модель все еще упрощена: в реальности на мотонейроны влияют не только клетки барьера, но и микроглия, мышцы, гормоны. Кроме того, у пациентов с наследственным БАС (10% случаев) механизмы могут отличаться от спорадических форм — а в исследовании использовали клетки без четкой генетической причины.

Ранее ученые вернули речь парализованному человеку.