Скелетные мышцы обеспечивают произвольные движения и управляются особым типом нейронов, называемых мотонейронами, которые напрямую контактируют со скелетными мышцами через так называемые нервно-мышечные соединения (НМС). Именно через НМС скелетные мышцы получают сигналы, заставляющие их сокращаться или расслабляться. При некоторых нейродегенеративных заболеваниях, таких как боковой амиотрофический склероз (БАС), НМС разрушаются, что приводит к прогрессирующей мышечной слабости и, в конечном итоге, к смерти. Лечение БАС в основном направлено на облегчение симптомов, но не может остановить или обратить вспять прогрессирование болезни.
Чтобы найти более эффективные методы лечения, исследователям требуются точные и легкодоступные лабораторные модели БАС, чтобы понять его причины, а также разработать и протестировать новые методы лечения. Один шаг в этом направлении был сделан Людо Ван Ден Бош и его коллегами из Бельгии, которые создали НМС вне человеческого тела в так называемом микрофлюидном устройстве. В этой сложной модели двигательные нейроны человека, полученные от пациентов с БАС, с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, созданных из их собственных клеток кожи и клеток скелетных мышц человека от здоровых доноров, росли в отдельных мини-камерах на противоположных сторонах устройства, посредством чего крошечные каналы соединяли две камеры.
Интересно, что со временем нейроны начали посылать соединения, называемые аксонами, по каналам, чтобы сформировать НМС, которые были способны передавать сигналы от нейронов к мышечным клеткам, подобно НМС в организме человека. Однако при сравнении двигательных нейронов пациентов с БАС со здоровыми двигательными нейронами в этой схеме было ясно, что двигательные нейроны БАС посылали меньше аксонов по каналам и образовывали меньше НМС с мышечными клетками. Кроме того, мотонейроны БАС регенерируют поврежденные аксоны менее эффективно. Обнадеживает то, что мотонейроны БАС можно было заставить вырастить больше аксонов, достигнув уровней, аналогичных здоровым мотонейронам, путем добавления химического вещества тубастатин А в культуры. Дальнейшие исследования покажут, как тубастатин А, который ингибирует определенный класс белков в клетке, способствует росту аксонов в двигательных нейронах БАС, и можно ли добиться аналогичных эффектов на животных моделях и, в конечном итоге, у пациентов с БАС.
Эта новая миниатюрная модель образования НМС, недавно опубликованная в Stem Cell Reports, найдет широкое применение при изучении патологии двигательных нейронов и открытии потенциальных терапевтических средств при БАС.