Átütő kísérleti siker a bénulás kezelésében

Néhány hét kezelés után újra járnak, sőt ugrálnak és futnak azok a laboratóriumi patkányok, amelyek kísérletesen előidézett súlyos gerincsérülés nyomán mind a négy végtagjukra lebénultak. A módszert hamarosan embereken is kipróbálhatják.

A svájci École Polytechnique Fédérale de Lausanne kutatói Grégoire Courtine vezetésével olyan módszert dolgoztak ki, amely a sérült gerincvelő kémiai és elektromos serkentésével visszaadja a gerincsérült állatoknak az akaratlagos és koordinált mozgás képességét. Az eljárás a gerincvelő saját természetes "intelligenciáját" - az alapvető mozgásokat szervező képességét - és önhelyreállító kapacitását is kihasználja. Az eredményeket Courtine-ék először tavaly júniusban adták hírül a Science hasábjain, de a rangos folyóiratot kiadó American Association for the Advancement of Science (AAAS) idei konferenciáján már az emberi kipróbálás felé tett első lépéseket vázolták fel.

Futott a pár hete még béna patkány

A kutatás, amely öt évvel ezelőtt a Zürichi Egyetemen vette kezdetét, jelentősen hozzájárult a központi idegrendszerről alkotott tudományos kép pontosításához, és egyben komoly reményt ébreszt az iránt, hogy a gerincsérüléstől lebénult emberek egyszer visszanyerhetik mozgásképességüket. Ha a kísérletekben megfigyelt idegsejt-regeneráció emberekben is hasonlóan zajlik majd, mint a patkányokban, a kerekes szék elhagyása nem csupán álom lesz többé a gerincsérültek számára. A kísérletekben a gerincvelő kémiai és elektromos ingerlése, valamint egy robot irányította külső tartószerkezet segítségével a pár héttel azelőtt még teljesen béna patkányok nemcsak önálló járómozdulatokat kezdeményeztek, de futni, lépcsőt mászni is próbáltak, és kikerülték az eléjük helyezett akadályokat.

Ismert, hogy az agy és a gerincvelő a kisebb sérülésekből - az idegrendszer rugalmasságának és alkalmazkodóképességének, szakszóval: az idegi plaszticitásnak hála - képes felépülni. Azonban az eddigi tapasztalatok azt mutatták, hogy súlyosabb sérülések esetén az idegi plaszticitás elégtelen az eredeti működés helyreállításához. Courtine-ék eredményei rámutatnak arra, hogy bizonyos feltételek mellett még a súlyos károsodás is helyreállítható, de csak akkor, ha a gerincvelő szunnyadó regeneratív képességét felébresztik.

Serkentőkoktél elektromos ingerekkel

A svájci kutatók ezt úgy érték el, hogy egy serkentő idegi ingerületátvivőkből (biokémiai pontossággal: monoaminerg agonistákból) álló koktélt fecskendeztek a patkányokba. Ezek a vegyületek a gerincvelői idegsejteken található dopamin-, adrenalin- és szerotoninreceptorokat izgatják, utánozva a normális esetben az agytörzsi központok felől érkező háttér-stimulációt.

A folytonos serkentés megteremti az idegélettani alapját annak, hogy a végtagok mozgásba lendüljenek, ha erre utasítást kapnak. Az injekció után 5-10 perccel a tudósok elektromos úton ingerelni kezdték a gerincvelőt a gerinccsatorna legkülső, ún. epidurális terébe bevezetett elektródok segítségével. Ez az ingerlés szintén folytonos volt, és azokat a végtagvezérlő idegsejteket érintette, amelyeket az injekció révén egyúttal kémiailag is serkentettek. A lábak mozgásba lendítéséhez már csak a végső szikra hiányzott: az izomműködést megindító specifikus idegi üzenet.

Forrás: Science/EPFL

Csokoládéval motiválták a járni tanuló állatokat

Courtine-ék már 2009-ben megfigyelték, hogy a patkányok gerincvelője az agyról leválasztva is önálló működésre bírható - igaz, ekkor csak egyszerű és akaratlan mozgásokat tud kivitelezni. Az agyi vezérléstől fizikailag függetlenített gerincvelő megfelelő serkentés esetén idővel átvette a lábak mozgatásának feladatát, és a korábban teljesen béna állatok képessé váltak a járópadon való lépkedésre. Mindez kizárólag a gerincvelő szervezési szintjén, mondhatni, a gerincvelő saját, veleszületett "intelligenciájának" kihasználásával zajlott: a járópad a lábakon keresztül olyan érzékszervi visszajelzéseket küldött a gerincvelőnek, amelyek reflexesen beindították a lépőmozdulatokat. Bár ezt a mozgást az állatok nem tudták szándékosan irányítani, a látottak megerősítették a tudósokban a meggyőződést: elég lehet az agy felől érkező leggyengébb jelzés is arra, hogy ezeket az önszervező folyamatokat - immár akaratlagos hatásra - működésbe lendítse.

Feltételezésüket megerősítendő, a kutatók az állatokra szügyhámszerű szerkezetet - a mellkasukat körülölelő mechanikai támaszt - erősítettek, amely segített nekik egyensúlyuk megőrzésében, de nem mozdította őket előre. Így, hogy az állatok biztonságosan mozoghattak, nagy igyekezettel törekedtek a kijelölt útvonal túlvégén elhelyezett csábító csokoládé felé. Akaraterejük hatása az idegrostok növekedésére számszerűsíthető volt: a tréning hatására négyszer annyi idegsejtnyúlvány regenerálódott, mintha a motiváció elmaradt volna. Ez az eredmény azt mutatja, hogy az idegi plaszticitásban olyan hatalmas tartalékok rejlenek, amelyek egy súlyos gerincvelői sérülés után is lehetővé teszik a felépülést.

Hatalmas tartalékok rejlenek az idegi plaszticitásban

Courtine magyarázata szerint a regeneráció ugyanazokat a mechanizmusokat hívta életre, amelyek az egyedfejlődés során is létrehozzák az idegi pályákat. A tudósok azt találták, hogy az agy felől újonnan kiserkenő idegrostok lefelé növekedtükben egyszerűen megkerülik a sérülés helyét, és helyreállítják azt a pályát, amelyen keresztül az agy eljuttathatja üzeneteit az elektromosan és kémiailag stimulált gerincvelőhöz. Az agy által küldött jel pedig elég erősnek bizonyult ahhoz, hogy a járópadból érkező külső ingerek nélkül is beindítsa a lépőmozdulatok automatizmusát. Az eredmény: a patkányok akaratlagos járómozgással közelítették meg a kilátásba helyezett jutalmat, miközben teljes testsúlyukat a hátsó lábaikon hordozták.

Az átütő siker nyomán Courtine-ék úgy érzik, okkal bizakodnak abban, hogy eljárásuk hamarosan a gerincsérült embereken is segíthet: a klinikai kipróbálás második fázisát egy-két éven belül el szeretnék indítani a zürichi Balgrist Egyetemi Kórház gerincsérülésekre specializált központjában. Az EPFL kutatói addig is egy 9 millió euróval támogatott, NeuWalk fantázianévre keresztelt projekt megszervezésén fáradoznak, amelynek célja egy, a korábbi patkánykísérletekben használthoz hasonló, de emberekbe beültethető idegstimuláló protézis kifejlesztése.