В лаборатории клеточных технологий МГТУ исследуют мозг-на-чипе
На входе в кластер Бауманки «Инженерия в науках о жизни», где в научно-образовательном центре «Мягкая материя и физика флюидов» и на факультете биомедицинской техники работают ученые и инженеры, нас встретил его величество… нейрон. Это модель с двумя видами отростков – аксоном и дендритами – для эффективной коммуникации между клетками.
– С одной стороны нейрон, – это клетка – фундаментальная основа всего живого, – напоминает мне декан факультета и руководитель научно-образовательного центра, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Станислав Юрченко. – А с другой – нейроны отвечают за первичную обработку информации, за работу самого загадочного органа нашего организма – мозга, за сознание, интеллект, чувства и даже гениальные открытия. Только представьте, что 1/5 всех усилий ученых в мире нацелена именно на понимание того, что такое мозг, как он себя «переизобретает», перестраивает, как развивается и стареет.
Как зарождается болезнь
Ученые объясняют: если вам повезет, то образование новых клеток и связей между ними в мозге сохранится на долгие годы, а если нет, – мозг с возрастом начнет увядать из-за накопления в нем множества лишнего «мусора». В случае развития болезни Паркинсона – это будет большое количество неправильного белка альфа-синуклеина, а в случае развития болезни Альцгеймера – бляшек из белка бета-амилоида.
Агрегаты клеток головного мозга, формирующиеся «в пробирке», которые изучают для расшифровки механизмов нейродегенерации. ФОТО: ДАРЬЯ ВОЛЕГОВА, АННА КОПЫЛОВА
– У здорового человека в мозге присутствуют те же белки, но в правильной конформации и в физиологических концентрациях, – говорит главный научный сотрудник и заведующая лабораторией Научного центра неврологии, доктор медицинских наук, профессор Алла Салмина. – Они важны для взаимодействия клеток, пластичности мозга. И каждый из этих белков, если он оптимально выполняет свои функции, после должен быстро убираться из клеток и околоклеточного пространства, вовремя «дренироваться» тканевой жидкостью, что обычно происходит во время полноценного ночного сна.
Модель нейрона
Однако в случае наличия у таких белков дефектов, которые либо аномально изменяют их форму, либо препятствуют их удалению из тканей мозга, появляется риск их накопления, и это постепенно приводит к повреждению и гибели клеток, к снижению когнитивных функций человека.
Задача ученых, по словам Салминой, как раз заключается в том, чтобы как можно раньше находить именно такие, неправильно свернутые белки, и разрабатывать способы их восстановления или удаления.
Симптоматика может не проявляться очень долго, в течение 15-20 лет, но если есть генетическая предрасположенность к неврологическим заболеваниям или сыграли свою фатальную роль токсины, неправильный образ жизни и прочее, то где-то в мозге процесс накопления таких белков уже зарождается. Он протекает очень и очень медленно, и ученые всего мира нацелены сейчас на то, чтобы как можно раньше выявить его и подобрать для пациента правильный режим профилактики. Заметьте – еще не лечения!
Новый метод заглянуть в будущее
Один из новых методов, который разрабатывают сейчас неврологи, заключается в поиске неправильного белка в ликворе (цереброспинальной жидкости) или крови. Инициатором и руководителем проекта по разработке метода является директор Института мозга НЦН, академик РАН Сергей Иллариошкин.
По словам руководителя исследования, доктора медицинских наук Наталии Колотьевой, он называется методом индуцированной конверсии альфа-синуклеина в реальном времени.
– В какой-то мере он напоминает метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), – говорит Наталия Александровна. – Поскольку другими лабораторными методами найти особый белок в самом начале зарождения болезни трудно (он находится в очень малой концентрации), то используют метод его амплификации – быстрого накопления – благодаря тому, что патологический белок запускает реакцию повреждения нормальных белков в пробирке. По мере накопления его можно регистрировать и делать вывод: есть у человека в организме неправильный белок или нет.
