Szansa na regenerację uszkodzeń mózgu

Zespół naukowców pod kierownictwem prof. Leszka Kaczmarka wykorzystał w swoich badaniach tzw. nokauty - myszy transgeniczne, które miały genetycznie uszkodzone cykliny D1 lub D2. Cykliny te są potrzebne w namnażaniu się komórek. ?Zadaliśmy sobie pytanie, czy w procesie, który prowadzi do powstawania nowych komórek nerwowych w dorosłym mózgu, te cykliny odgrywają rolę, a jeśli tak - to jaką" - opowiada prof. L. Kaczmarek. Proces ten, nazywany neurogenezą dorosłą, badany jest od kilkunastu lat przez wielu naukowców na świecie. Wykazanie kilka lat temu występowania tego zjawiska u człowieka wzbudziło wielką sensację, gdyż dotychczas uważano, że w dorosłym mózgu nie powstają żadne nowe komórki nerwowe, umieramy z tymi, z którymi przyszliśmy na świat. ?To oznaczało jedno: że możliwości regeneracyjne mózgu są niesłychanie ograniczone" - mówi prof. L. Kaczmarek. Odkrycie neurogenezy ?dorosłej" zmieniło ten sposób myślenia. Zaczęto brać pod uwagę możliwość wykorzystania komórek macierzystych, z których powstają nowe neurony, w procesie regeneracji dorosłego mózgu.
W polu badań nad potencjalnym zastosowaniem komórek macierzystych ścierają się dwa poglądy. Według jednego, dostarczenie organizmowi komórek macierzystych z zewnątrz (np. z krwi pępowinowej) sprawi, że zmienią one swój profil, upodabniając się do innych komórek. Jednak odpowiedź na pytanie: czy to możliwe, wciąż nie jest jednoznaczna. Pogląd drugi zakłada, że w razie potrzeby będzie można mobilizować komórki obecne już wewnątrz narządów, co na pozór wydaje się dość proste.

Białko umożliwiające neurogenezę ?dorosłą"
Badania polskich naukowców skupiły się na określeniu nowych aspektów funkcjonowania komórek macierzystych w dorosłym mózgu. Wykazali oni, że u myszy, które nie posiadają cykliny D2, nowe neurony w mózgu dorosłego zwierzęcia nie powstają, zaś u myszy bez cykliny D1 nie ma zaburzeń tego procesu. Oznacza to, że zjawisko neurogenezy ?dorosłej" jest całkowicie zależne od cykliny D2.
Warszawscy neurobiolodzy wytłumaczyli, dlaczego tak się dzieje. ?Wyhodowaliśmy in vitro, poza organizmem, komórki macierzyste z dorosłego mózgu, a także, dla porównania, z mózgu w okresie rozwoju. Okazało się, że w dzielących się w hodowli komórkach z dorosłego mózgu występuje tylko cyklina D2, a w hodowlach otrzymanych z mózgu rozwijającego się są wszystkie trzy cykliny D (D1, D2 i D3). Można zatem sądzić, iż po genetycznym uszkodzeniu D2, jej brak nie może być skompensowany, czyli wyleczony poprzez obecność innych cyklin, bo ich po prostu nie ma" - wyjaśnia prof. L. Kaczmarek. W ten sposób po raz pierwszy opisano mechanizm cyklu komórkowego, regulacji podziałów komórki, odróżniający prekursory neuronów w dorosłym mózgu od tego w rozwoju. Dotychczas uważano, że mechanizmy te są takie same.
Odkrycie, jakiego dokonał polski zespół, było w pewnym sensie przypadkowe. Od prof. Piotra Sicińskiego, pracującego w Massachusetts Institute of Technology w USA, prof. L. Kaczmarek sprowadził zmodyfikowane genetycznie myszy i zaczął badać, czy brak u nich cyklin D ma wpływ na programowaną śmierć komórek nerwowych w dorosłym mózgu (zjawisko to zespół prof. L. Kaczmarka odkrył 10 lat temu). ?Ponieważ wiadomo, że cykl komórkowy i śmierć programowana są ze sobą powiązane, pojawiły się podejrzenia, że białka regulujące podziały komórkowe, mogą być także regulatorami śmierci. Nie udało nam się jednak tego udowodnić na tych genetycznie uszkodzonych myszach. Wtedy wpadłem na pomysł, żeby sprawdzić, jak jest z podziałami komórek i okazało się, że były one nieobecne!" - mówi prof. L. Kaczmarek.
Polscy naukowcy chcą znaleźć odpowiedź na pytanie: po co właściwie jest neurogeneza ?dorosła". Wiadomo, że neuronów jest więcej, gdy umysł jest mobilizowany do nauki. Pojawiła się jednak hipoteza, że neurony są potrzebne zarówno do zapamiętywania, jak i zapominania. Jeszcze inni badacze uważają, że zjawisko neurogenezy jest kluczowe dla działania leków przeciwdepresyjnych.
Dotychczasowe wyniki badań neurobiologów z Instytutu im. M. Nenckiego dają wiedzę, która być może zaowocuje kiedyś znalezieniem skutecznego leku m.in. na chorobę Alzheimera. Wykazano bowiem, że w mózgach chorych na tę chorobę ludzi i w mózgach myszy, u których tę chorobę modelowano, dochodzi do powstawania komórek nerwowych w większej liczbie. Sugeruje to, że mózg stara się regenerować, ale nie udaje mu się to. ?Gdybyśmy mieli metody, które wspomagają komórki macierzyste, mogłoby to mieć znaczenie lecznicze. I choć potencjalne leki nie muszą wykorzystywać opisanego mechanizmu (...), to jednak identyfikując go po raz pierwszy, otwieramy drogę do poszukiwania nowych podejść, obejmujących wszelkiego rodzaju zmiany regeneracyjne z udziałem mózgowych komórek macierzystych" - podsumowuje prof. Leszek Kaczmarek.