Молекула, известная как рецептор фосфатидилсерина, или PSR-1, может обнаруживать и очищать апоптотические клетки, которые заранее запрограммированы на гибель, а также некротические клетки, которые были повреждены и вызывают воспаление, сказал профессор CU-Boulder Дин Сюэ, который возглавлял одно исследование и был соавтором другого. Запрограммированная смерть клеток, или апоптоз, — это естественный процесс, который ежедневно убивает миллиарды клеток в типичном человеческом теле.
Но открытие, что молекула PSR-1 также может помочь воссоединить и связать вместе сломанные нервные волокна, называемые аксонами, привлекло внимание обеих научных групп.«Я бы назвал это неожиданным и несколько ошеломляющим открытием», — сказала Сюэ из отдела молекулярной, клеточной и биологии развития CU-Boulder. «Это первый случай, когда молекула, участвующая в апоптозе, обладает способностью восстанавливать оторванные аксоны, и мы считаем, что она имеет большой терапевтический потенциал».
Сюэ — ведущий автор статьи, опубликованной 7 января в Nature Communications, в которой подробно описывается, как PSR-1 распознает и удаляет клетки, которые запрограммированы на гибель или повреждение. Он также является соавтором сопутствующей статьи, опубликованной 7 января в журнале Nature под руководством доцента Массимо Хиллиарда из Квинслендского института мозга при Калифорнийском университете, в которой показана важная роль PSR-1 в регенерации нервных аксонов, святого Грааля. своего рода для неврологов, работающих с пациентами, пострадавшими от повреждений центральной нервной системы в результате несчастных случаев или болезней.В обоих исследованиях использовался популярный лабораторный организм, известный как C. elegans, почти микроскопическая нематода, которая быстро растет, полупрозрачна и имеет секвенированный геном, показывающий, что почти половина ее генов тесно связана с соответствующими генами человека.«Это откроет новые возможности для использования этих знаний в других системах, более близких к физиологии человека, и, мы надеемся, поможет решить проблемы с травмами», — сказал Хиллиард.
По его словам, в будущем нейрохирургия может быть объединена с молекулярной биологией для получения положительных клинических результатов и, возможно, лечения таких заболеваний, как травмы спинного мозга или нервов.Во время запрограммированной гибели клеток апоптотические клетки отмечают себя для уничтожения, перемещая определенный компонент клеточной мембраны, известный как фосфатидилсерин (PS), с внутренней мембраны на поверхность клетки, настраивая их для поглощения. «Это то, что мы называем сигналами« съешь меня », — сказала Сюэ.Напротив, сломанные аксоны в нервных клетках посылают молекулам PSR-1 сигнал SOS. «В тот момент, когда происходит разрез нервной клетки, мы видим изменение в составе PS клеточной мембраны, которое действует как сигнал для молекул PSR-1 в другой части нерва, который, по сути, говорит:« Я в опасности, приди и спаси меня, — сказала Сюэ.По словам Сюэ, одним из наиболее обнадеживающих открытий является то, что PSR-1 играет раннюю роль в процессе слияния аксонов, необходимом для нейрорегенерации. «Пока неизвестно, способен ли человеческий PSR восстанавливать поврежденные аксоны», — сказал он. «Но я думаю, что результаты нашего нового исследования побудят ряд исследовательских групп заняться этим вопросом».
«Хотя биомедицинские исследователи добились определенных успехов в восстановлении периферических нервов и нервных кластеров за пределами головного и спинного мозга у людей, в настоящее время нет эффективного способа регенерировать сломанные нервные клетки в центральной нервной системе», — сказал Сюэ. Такое повреждение нерва может вызвать частичный или полный паралич.Сюэ, который впервые идентифицировал рецептор PSR-1 в 2003 году, сказал, что сотрудничество между CU-Boulder и UQ продвинуло научные открытия вперед. «Мы пытаемся понять, как PSR-1 удаляет клетки посредством апоптоза и некроза, и они пытаются понять, играют ли молекулы, участвующие в апоптозе, также роль в процессе нейрорегенерации», — сказал Сюэ.Постдокторский исследователь CU-Boulder Ю-Зен Чен, соавтор статьи в Nature Communications, сказал, что в настоящее время команда пытается найти способы повысить уровень PSR-1 в клетках нематод, что, вероятно, будет способствовать более быстрому заживлению аксонов нервов. «Мы думаем, что чем выше уровень PSR-1, тем выше репарационная способность молекулы», — сказал Чен.
Сюэ сказал, что C. elegans — идеальный организм для использования в поисках новых лекарств для лечения повреждений нервов из-за его относительно небольшого, хорошо известного генома и короткой продолжительности жизни — всего несколько дней. «Это делает проверку на наркотики намного проще, быстрее и дешевле, чем, например, с использованием модели мыши», — сказал Сюэ.«Важным открытием является то, что у нас есть один рецептор, который выполняет две разные функции», — сказал Сюэ. «У нас пока нет решения для лечения людей с поражением нервов, но мы считаем, что эти результаты открывают перспективы для поиска новых и эффективных терапевтических средств».