i

Aktuální číslo:

2025/7

Téma měsíce:

Umění

Obálka čísla

Regenerace nervové tkáně

Cesta k novým léčebným metodám
 |  6. 1. 2025
 |  Vesmír 104, 58, 2025/1
komerční prezentace

Poranění mozku a míchy představují vážné zdravotní problémy, jejichž léčba je stále velmi omezená. V oddělení regenerace nervové tkáně se snažíme nalézt nové způsoby, jak tyto škody napravit. Náš výzkum se zaměřuje na několik klíčových oblastí: regeneraci axonů (nervových vláken), zlepšení prostředí v oblasti poranění, náhradu poškozených buněk a využití biomateriálů pro překlenutí místa poškození.

Proč je regenerace axonů v centrální nervové soustavě (CNS) dospělých jedinců tak obtížná? Nedávno se ukázalo, že problém spočívá ve špatném transportu molekul potřebných pro růst axonů. Jedněmi z klíčových molekul tohoto procesu jsou transmembránové receptory zvané integriny. A dospělým neuronům chybí specifický integrin, který by interagoval s molekulami v poraněné oblasti CNS. Ve spolupráci s vědci z Univerzity v Cambridge jsme do těl senzorických neuronů pokusných potkanů injikovali virové vektory nesoucí integrin α9 a zjistili jsme, že nervová vlákna těchto neuronů v poškozené míše výrazně regenerovala a zlepšily se senzorické funkce (viz obr. 1).

Další studie ukázaly, že důležitou roli v růstu axonů hraje molekula PIP3, která stimuluje buněčné procesy podporující růst. Hladiny této molekuly jsou v mladých axonech vysoké, ale postupně klesají. Náš výzkum zaměřený na enzym PI3Kδ, který se běžně vyskytuje v neuronech a PIP3 v nich vytváří, ukázal, že jeho aktivace v neuronech v mozku vede k regeneraci přerušených axonů v míše.

Klíčovým procesem při regeneraci axonů je také autofagie, což je mechanismus, kterým buňky likvidují poškozené části (Vesmír 95, 696, 2016/12). Během růstu axonů se autofagosomy (buněčné struktury zapojené do autofagie) tvoří v růstových kuželech na koncích axonů. Ale pokud jsou přítomny inhibiční molekuly, jako jsou proteoglykany s navázaným chondroitin sulfátem, je jejich pohyb omezen, což blokuje růst axonů. Na základě našich experimentů jsme zjistili, že autofagie hraje důležitou roli v transportu receptorů nezbytných pro růst axonů. Tento proces sledujeme na našich laboratorních modelech, které nám umožňují studovat tvorbu a transport autofagosomů a testovat účinky na růst neuronů.

Kromě buněčných faktorů, které omezují regeneraci, je dalším problémem přítomnost inhibičních molekul v gliové jizvě a myelinu. Tyto molekuly brání regeneraci axonů v poraněné oblasti. Molekuly mezibuněčné hmoty, které tvoří část gliové jizvy, lze rozštěpit enzymem chondroitinázou. Kvůli nízké stabilitě a bezpečnostním rizikům však má jen omezené využití. Proto jsme testovali látku 4-metylumbeliferon (4MU), která inhibuje syntézu kyseliny hyaluronové. V experimentech na zvířatech s chronickým poraněním míchy vedlo podávání 4MU k významné redukci gliové jizvy a k zvýšení plasticity nervové tkáně. Pokud se podaří podávání této látky optimalizovat, mohla by v budoucnu pomoci pacientům s poraněním CNS. Je již schváleným lékem pro jiné účely, což zjednodušuje její potenciální schválení pro léčbu poranění mozku a míchy.

Výzkum se také zaměřuje na neuroprotekci, tedy ochranu nervové tkáně před dalším poškozením. Zkoumáme zejména kmenové buňky a jejich produkty, jako jsou exozomy. Tyto malé váčky obsahují různé biologicky aktivní molekuly, které mohou podporovat regeneraci nervové tkáně, snižovat zánět, a dokonce překonávat hematoencefalickou bariéru, což z nich činí slibnou alternativu k samotné buněčné terapii.

Mladý tým vědců v detašovaném pracovišti ÚEM AV ČR v centru BIOCEV pracuje na několika dalších projektech zaměřených na regenerativní medicínu a tkáňové inženýrství. Jejich cílem je například vytvořit 3D modely mozkových nádorů nebo zlepšit terapeutické schopnosti kmenových buněk. Spolupracují s dalšími výzkumnými ústavy a soukromými společnostmi na vývoji nových technologií, které by mohly být použity jak v laboratořích, tak přímo v klinické praxi.

Oddělení regenerace nervové tkáně má jako své hlavní výzkumné směry regeneraci nervových drah po míšním poranění, zvýšení plasticity nervové tkáně po chronickém míšním poranění a zlepšení paměti během stárnutí a neurodegenerativních stavů. Vytváříme in vitro 3D modely pro testování léků a výzkum mozkových nádorů. Zkoumáme roli exozomů z kmenových buněk v regeneraci poraněné míchy, vývoji mozkových aneurysmat a mikroprostředí glioblastomů. Spolupracujeme s chemiky na vývoji polymerů pro regeneraci tkání a materiálů pro cílené doručování léčiv a in vivo zobrazování.

Vedoucí oddělení: doc. RNDr. Pavla Jendelová, Ph.D.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Neurobiologie

O autorovi

Pavla Jendelová

 

Doporučujeme

Věstonická superstar

Věstonická superstar video

Soška tělnaté ženy z ústředního tábořiště lovců mamutů u dnešních Dolních Věstonic pod Pálavou je jistě nejznámějším archeologickým nálezem...
K čemu je umění?

K čemu je umění? uzamčeno

Petr Tureček  |  7. 7. 2025
Výstižná teorie lidské evoluce by měla nabídnout vysvětlení, proč trávíme tolik času zdánlivě zbytečnými činnostmi. Proč, jako například lvi,...
Paradoxní příběh paradoxu obezity

Paradoxní příběh paradoxu obezity uzamčeno

Petr Sucharda  |  7. 7. 2025
Obezita představuje jednu z nejzávažnějších civilizačních chorob, jejíž důsledky zasahují do téměř všech oblastí lidského zdraví. Její definice...