Naučnici su detaljno opisali kako kombinacija presađenih zamjenskih motornih neurona i stimulacije optičkog nerva – korištenjem svjetlosti za aktiviranje neurona – može poboljšati funkciju mišića u visoko agresivnom mišjem modelu amiotrofične lateralne skleroze (ALS).
Njihovo istraživanje na miševima, objavljeno danas kao eLife Revieved Preprint, urednici opisuju kao fundamentalnu studiju koja predstavlja ubedljive dokaze za obnavljanje mišićne inervacije i kontrakcija u naprednom obliku ALS-a. Nalazi bi na kraju mogli utrti put za asistivnu terapiju koja se može ujednačeno primijeniti na sve pacijente sa ALS-om.
ALS je najčešći oblik bolesti motornih neurona (MND) kod odraslih. Rano obeležje ALS-a je raspad neuromišićnih spojeva – veze između kraja motornog nerva i mišića – što dovodi do denervacije mišića. Ovaj slom dovodi do slabosti mišića, paralize i na kraju prerane smrti. Srednje vreme preživljavanja kod ALS-a, nakon početne pojave simptoma, je oko 20-48 meseci.
„Ćelijske i molekularne promene koje leže u osnovi degeneracije neurona kod ALS-a su izuzetno složene i mogu se u velikoj meri razlikovati između pojedinačnih pacijenata“, objašnjava voditelj studije i ko-stari autor, dr Barni Brajson, viši neklinički istraživač MND Udruženja i NIHR BRC UCL Ekcellence Fellov, na Odeljenju za neuromuskularne bolesti, UCL Kueen Skuare Institute of Neurologi, London, UK. „Zbog ovoga trenutno ne postoje terapije koje mogu sprečiti napredovanje simptoma kod pacijenata sa ALS-om.
Brison i kolege su ranije demonstrirali strategiju dokaza koncepta za prevazilaženje mišićne denervacije u modelu povrede nerva paralize mišića kod miševa. Strategija koristi tehniku koja se zove stimulacija optičkog nerva (ONS) da stimuliše kalemljene zamene motornih neurona koji su modifikovani da budu osetljivi na svetlost, koristeći malu diodu koja emituje svetlost. U trenutnoj studiji, tim je imao za cilj da utvrdi da li se ova strategija može prilagoditi da reinervira i obnovi funkciju mišića u veoma agresivnom modelu ALS-a.
Prvo, tim je nastojao da osigura da zdravi motorni neuroni donatora mogu da prežive proces presađivanja i da ne budu napadnuti od strane imunog sistema primaoca. Nakon što su testovi sa imunosupresivnim lekom takrolimusom — koji se redovno koristi u transplantaciji ljudskih organa — pokazali da nije bezbedan za upotrebu u modelu ALS miša, tražili su specifičniji oblik imunosupresije, što ih je navelo da isprobaju tip antitela pod nazivom H57- 597.
Ovaj tretman je pomogao u sprečavanju odbacivanja transplantata i uspešno obnovio neke od nervnih veza sa ciljnim mišićima. Međutim, snaga mišićnih kontrakcija koju je pružao tretman je i dalje bila relativno slaba.
Formiranje i održavanje neuromišićnih spojeva su procesi zavisni od aktivnosti. To znači da, bez redovne stimulacije, kalemljeni motorni neuroni mogu preživeti, ali je malo verovatno da će formirati zrele neuromuskularne spojeve – što bi moglo objasniti slabe mišićne kontrakcije koje je primetio tim.
Da bi osigurali redovnu stimulaciju, oni su koristili bežični optički sistem stimulacije kod miševa kako bi nametnuli redovne mišićne kontrakcije u trajanju od 1 sata svakog dana. Nakon 21 dana ovog treninga optičke stimulacije, miševi su pokazali više od 13 puta poboljšanje u sili mišićne kontrakcije.
Ovi nalazi su važni jer pokazuju da zahvaćeni mišići u modelu ALS miša ostaju prijemčivi za reinervaciju od strane zdravih presađenih motornih neurona, čak i do kasnih stadijuma bolesti.
Autori kažu da još uvek ima mnogo izazova koje treba prevazići pre nego što se ovaj pristup može koristiti za obnavljanje mišićne funkcije kod pacijenata sa ALS-om. Potrebne su dalje studije da bi se potvrdilo da li bi postupak presađivanja funkcionisao sa ljudskim motornim neuronima i da li bi bio dovoljan da se poboljša kvalitet života pacijenta. Štaviše, pristup treba testirati u drugim oblicima MND, posebno onima sa dužim životnim vekom, da bi se potvrdila dugoročna efikasnost procedure.
„Naša studija pokazuje da zamjenski motorni neuroni mogu robusno i pouzdano reinervirati ciljne mišiće u naprednom modelu ALS-a“, zaključuje viši autor Linda Greensmith, profesor na Odeljenju za neuromuskularne bolesti, UCL Kueen Skuare Institute of Neurology.
„Ako se ovaj pristup može uspešno prevesti na pacijente sa ALS-om, redundantnost podtipa motornog neurona koji se koristi bi značila da bi se mogao proizvesti jedan tip motornog neurona za ciljanje velikog broja različitih mišića kod pojedinačnih pacijenata sa ALS-om. To bi zauzvrat dovelo na efikasniju i opsežniju opciju lečenja.“
