Ученые Кембриджа восстановили регенерацию нервов, считавшуюся необратимой

Группа ученых из Университета Кембриджа разработала в лаборатории миниатюрные модели мозга и спинного мозга человека, воспроизводящие нейронные цепи, ответственные за движение. Используя этот продвинутый экспериментальный подход, исследователи обнаружили, что повреждения нервных связей, ранее считавшиеся необратимыми, могут быть восстановлены.

В процессе развития человеческого организма от эмбриона до младенца нейроны формируют сети, обеспечивающие передачу сигналов между мозгом и спинным мозгом. Важной частью нейронов являются аксоны — длинные нервные волокна, передающие информацию другим клеткам и запускающие мышечные сокращения.

Однако в ходе развития центральной нервной системы способность нейронов к росту новых аксонов значительно снижается. Из-за этого повреждения мозга или спинного мозга часто становятся необратимыми, вызывая тяжелые нарушения, такие как паралич или утрата функций кисти. Ограниченная регенерация представляет собой серьезную проблему при травмах спинного мозга и заболеваниях, включая боковой амиотрофический склероз и рассеянный склероз.

В 2021 году доктор Андраш Лакатош и его коллеги создали из стволовых клеток пациентов миниатюрные структуры, напоминающие участки человеческого мозга — органоиды. Эти трехмерные модели, размером с горошину, имитировали части коры головного мозга и позволили выявить молекулярные нарушения при моторных нейронных заболеваниях, а также исследовать возможные методы их предотвращения.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports, команда расширила этот подход, создав миниатюрную модель взаимосвязанных мозга и спинного мозга. Поскольку мозг и спинной мозг — отдельные структуры, соединяемые аксонами, ученые выращивали соответствующие органоиды отдельно, после чего наблюдали рост нервных волокон от мозговой ткани через промежуток к ткани спинного мозга. Полученная нейронная цепь была функциональна и вызывала сокращения в небольших группах мышечных клеток.

В течение более года исследователи поддерживали эти миниатюрные нервные системы в лабораторных условиях. Эксперименты показали, что нейроны сохраняют способность к регенерации поврежденных аксонов примерно до 150-го дня развития, что соответствует середине беременности. После этого времени способность к восстановлению резко снижается.

Первый автор работы, Джордж Гиббонс из Кафедры клинических нейронаук Кембриджского университета, отметил: «Нейроны из менее зрелых органоидов активно отращивали длинные волокна после повреждения, тогда как нейроны из более зрелых органоидов демонстрировали резкое снижение регенеративной способности. Иными словами, ограничение регенерации заложено в человеческих нейронах по мере их созревания в центральной нервной системе».

Для выяснения причин этого явления ученые проанализировали активность генов в нейронах, формирующих связи между мозгом и спинным мозгом. Они выявили генетическую сеть, функционирующую как биологический переключатель, который постепенно ограничивает рост аксонов по мере созревания нейронов и установления синаптических связей.

При блокировании ключевых регуляторов этой генетической сети нейроны восстанавливали способность к росту аксонов.

Далее исследователи провели поиск среди лекарственных соединений веществ, способных влиять на эту генетическую сеть. Одним из перспективных препаратов стал линестренол — гормональное средство, уже одобренное для лечения некоторых менструальных расстройств и в качестве контрацептива.

Применение линестренола к поврежденным нейронам значительно усиливало регенерацию аксонов.

Хотя известно, что рубцовая ткань и воспаление также препятствуют восстановлению нервов после травмы, ученые подчеркивают важность понимания барьеров, присущих самим нейронам. Ранее было показано, что молодые нейроны могут отращивать аксоны даже в неблагоприятных условиях, характерных для мест повреждений.

Руководитель проекта доктор Андраш Лакатош отметил: «При повреждении мозга и спинного мозга нервные волокна, передающие сигналы движения, редко восстанавливаются, поэтому паралич обычно считается необратимым. Мы не знали точно, когда именно способность аксонов к регенерации ограничивается. Наша модель показывает, что этот блок возникает в процессе развития и может быть обращен вспять даже после его возникновения.

Линестренол, возможно, не станет окончательным решением для восстановления спинного мозга, но он демонстрирует, что в принципе возможно напрямую воздействовать на человеческие нейроны и стимулировать рост их аксонов. Хотя нам еще предстоит доказать, что этот подход поможет восстановить правильные связи между клетками мозга и спинного мозга, это дает надежду на лечение заболеваний, ранее считавшихся неизлечимыми».

Органоиды, или «мини-органы», становятся все более важным инструментом для изучения человеческой биологии и заболеваний. Несмотря на значимость моделей на животных, таких как мыши и крысы, различия в нервных системах ограничивают переносимость результатов на человека. Органоиды обеспечивают более точное воспроизведение человеческой биологии, что позволяет исследовать болезни и методы лечения, которые трудно изучать на животных.

Доктор Лакатош добавил: «Большая часть наших знаний о регенерации нервов основана на исследованиях грызунов, чьи нейроны отличаются от человеческих. Наши сложные модели органоидов помогают преодолеть этот разрыв и приблизиться к пониманию процессов у пациентов. Они также способствуют сокращению использования животных в научных исследованиях».

В Университете Кембриджа органоиды уже применяются для различных целей, включая восстановление поврежденных печеней, изучение болезни Крона у детей и исследование ранних стадий беременности.

Исследование «A human corticospinal organoid-slice connectoid model informs enhancer strategies for post-injury axon regrowth» подготовили Джордж М. Гиббонс, Таня Фуксбергер, Май Абдельгавад и другие, опубликовано 26 мая 2026 года в Cell Reports. Финансирование обеспечили UK Research and Innovation Medical Research Council и Spinal Research.