„Ako znate što svaka pojedinačna stanica na leđnoj moždini radi kao odgovor na ozljedu, mogli biste to znanje upotrijebiti za razvoj prilagođenih terapija koje se temelje na mehanizmima", navode autori članka objavljenog u časopisu Nature.

Autori su koristili algoritme strojnog učenja za izradu atlasa mapiranjem podataka iz sekvenciranja RNK i drugih tehnika stanične biologije. Cijeli atlas dostupan je putem online platforme. 

Istraživači su ispitali dijelove leđne moždine, uzorkovane od 52 ozlijeđena i neozlijeđena miša 1, 4, 7, 14, 30 i 60 dana nakon ozljede. Njihova analiza uključivala je 18 eksperimentalnih stanja ozljeda leđne moždine, uključujući različite vrste ozljeda i razine ozbiljnosti. Koristili su alate za sekvenciranje RNA kako bi istražili kako je 482.825 stanica reagiralo na ozljedu tijekom vremena.

Leđna moždina, kao i mozak, izgrađena je od delikatnog tkiva koje je izolirano od tjelesnog imunološkog sustava fizičkim barijerama koje ograničavaju ulazak imunoloških stanica. Ali kada je leđna moždina oštećena, imunološke stanice iz tijela infiltriraju se na mjesto ozljede i aktiviraju upalne reakcije. To štiti ozljedu od infekcije, ali također može ugroziti zacjeljivanje i pogoršati lezije. Istraživači su pokazali da influks doseže vrhunac između 7 i 14 dana nakon ozljede.

Također su otkrili da ozljeda odmah narušava funkciju stanica koje tvore krvno-leđnu moždinu i arahnoidnu barijeru. Geni povezani s disfunkcijom ovih barijera pojačano su se uključivali u prva četiri dana nakon ozljede, ali njihova se ekspresija počela smanjivati ​​sedmog dana.

Istraživači su također usporedili stanične reakcije na ozljede kod mladih i starih miševa. Kada se pojavi SCI, specijalizirane stanice koje se nazivaju astrociti formiraju tanku granicu oko lezije u leđnoj moždini i zatvaraju je kako bi zaštitile susjedna tkiva. Ove zaštitne barijere igraju ključnu ulogu u zacjeljivanju i oporavku rana.

Studija je otkrila da su astrociti izgubili sposobnost reagiranja na ozljede i formiranja zaštitnih granica oko lezija kod starih životinja, ali ne i kod mladih.

„Gledajući histološke slike, mogli ste golim okom vidjeti da se ove barijere vrlo čvrsto formiraju kod mladih životinja, ali da su potpuno nefunkcionalne kod starih miševa,” navode autori.

Kao rezultat toga, stariji miševi imali su veće lezije s opsežnijim gubitkom neurona i većom invazijom imunoloških stanica. Njihova sposobnost oporavka od SCI također je bila smanjena, što je dovelo do funkcionalnih oštećenja i paralize.

Koristeći uvide iz atlasa, istraživači su osmislili gensku terapiju za poticanje zarastanja rana nakon SCI kod starijih miševa. Koristili su virus za isporuku gena programiranih za ekspresiju tri faktora rasta - EGF, FGF2 i VEGF - u stanice leđne moždine. Ovi proteini mogu potaknuti rast astrocita i stanica koje tvore krvno-leđnu moždinu.

Kada je ubrizgan u donji torakalni dio leđne moždine kod starih miševa dva dana prije SCI, tretman je povećao broj astrocita koji stvaraju rubove, smanjio infiltraciju štetnih imunoloških stanica i pomogao vratiti integritet barijere krv-leđna moždina. Kao rezultat toga, tretirani miševi imali su manje i izraženije lezije leđne moždine i vratili su im sposobnost hodanja jednako dobro kao i mladi miševi koji su doživjeli slične ozljede.

Daljnji ključni izazov bit će kontroliranje trajanja učinaka genske terapije i određivanje najboljeg vremena za provođenje takvih tretmana.