Ранний внеклеточный матрикс спинного мозга способствует нейрорегенерации

Исследователи под руководством профессоров Дай Цзяньу и Чжао Яньнань из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук показали, что внеклеточный матрикс (ECM) спинного мозга на ранних стадиях развития способствует росту аксонов нейронов, их функциональному созреванию и повышает терапевтическую эффективность нейральных клеток-предшественников (NPCs) и органоидов спинного мозга при лечении травмы спинного мозга (SCI) у крыс. Результаты опубликованы в Cell Stem Cell.

У взрослых млекопитающих SCI приводит к потере функций из-за множества факторов, подавляющих регенерацию в тканях спинного мозга, и слабой регенеративной способности нейронов.

В отличие от взрослых тканей, эмбриональные и неонатальные ткани спинного мозга демонстрируют высокую регенеративную способность после травмы. Анализ различий в микроокружении тканей на разных стадиях развития — ключ к пониманию механизмов регенерации.

С помощью мультиомиксного анализа ученые обнаружили, что в эмбриональном и неонатальном спинном мозге выше концентрация ECM-молекул, связанных с нейроразвитием, и ниже уровень ингибирующих ECM-молекул по сравнению со взрослым спинным мозгом.

Используя технологию децеллюляризации, команда выделила ECM-компоненты из спинного мозга на эмбриональной, неонатальной и взрослой стадиях, сохранив их уникальный состав.

Исследования показали, что неонатальный ECM спинного мозга по сравнению со взрослым:

• Значительно усиливал пролиферацию, миграцию и нейрональную дифференцировку NPCs.
• Способствовал росту аксонов и функциональному созреванию нейронов.

Ученые создали органоиды спинного мозга с использованием ECM и выяснили, что неонатальный ECM способствовал лучшему росту аксонов и функциональному созреванию внутри органоидов. Белки тенасцин (TNC) и плеотрофин (PTN) оказались ключевыми факторами, стимулирующими рост аксонов в таких органоидах.

При использовании для восстановления после SCI:

• Неонатальный ECM ослаблял ингибирующее микроокружение после травмы и улучшал миграцию и интеграцию NPCs в ткань спинного мозга хозяина.
• Неонатальный ECM способствовал длительному выживанию и функциональному созреванию трансплантированных органоидов, усиливая их интеграцию с регенерирующими нервными волокнами хозяина и улучшая эффективность передачи нервных сигналов.

Исследование подчеркивает критическую роль ECM раннего развития в регуляции процессов регенерации спинного мозга и предоставляет концептуальную основу и техническую базу для его использования в стратегиях восстановления после SCI.