В ходе межвидового исследования метформина, распространенного лекарства, используемого для лечения диабета 2 типа, группа исследователей и клиницистов из Центра Доннелли и Больницы для больных детей (SickKids) показала, что однажды можно будет восстановить мозг. травма с использованием резидентных клеток в головном мозге.
"Никому раньше не было показано, что вы можете принимать лекарство с известным механизмом воздействия на эндогенные стволовые клетки и демонстрировать, что возможно даже стимулировать рост мозга и положительное восстановление," говорит Дональд Мабботт, руководитель программы и старший научный сотрудник в области неврологии & Программа психического здоровья в SickKids и соавтор исследования, опубликованного в Nature Medicine 27 июля.
Мабботт считает, что метформин может изменить правила лечения детских черепно-мозговых травм.
"Мы действительно переходим от модели, которая гласит: «Давайте поможем детям справиться с травмой и компенсировать ее», к «давайте действительно лечим саму травму активным образом, используя собственные способности мозга к восстановлению»" говорит Мабботт, который также является профессором психологии в U of T.
Опубликованное исследование показало, что метформин оказывает положительное влияние в зависимости от пола на нейрогенез, который представляет собой процесс роста нейронов в головном мозге и когнитивную функцию у животных, а также продемонстрировал безопасность продолжения клинических испытаний фазы III на людях. Человеческими участниками этого исследования были дети, пережившие опухоль головного мозга, получившие краниальное облучение.
"Это исследование является настолько новым по сравнению с большинством других исследований, потому что в нем рассматривались как модели на животных, так и участники. И мы обнаружили эти действительно последовательные и интересные эффекты с точки зрения восстановления памяти и мозга," – говорит исследователь и соавтор исследования, финансируемого компанией Medicine by Design, Синди Морсхед, профессор Центра клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли и заведующая кафедрой анатомии отделения хирургии Университета Тинью. "Эта доклиническая работа на животных моделях послужит основой для разработки нового исследования, которое в настоящее время проводится, чтобы помочь мозгу восстановиться после травм."
Морсхед говорит, что она воодушевлена не только многообещающими результатами исследования, но и тем, как его новый дизайн поощряет клинический перевод.
"Существует много случаев, когда доклинические модели не работали – медикаментозные методы лечения, которые идут в клинику, а затем не переходят на следующий этап. Это может быть ужасно по многим причинам. Но я думаю, что совместная работа человека и животных действительно способствовала превращению этой работы в испытания на людях," Морсхед говорит.
Финансирование компании Medicine by Design сыграло важную роль в проведении этого исследования. В прошлом междисциплинарном проекте, возглавляемом Гэри Бадером, профессором Центра Доннелли и Департамента молекулярной генетики, Университет штата Калифорния, а также с участием Фреды Миллер, старшего научного сотрудника отдела неврологии & Программа «Психическое здоровье», SickKids и Morshead, оба соавторы публикации «Nature Medicine» – команда составила карту развития мозга с течением времени, используя геномику единичных клеток. Понимание цепей, контролирующих рост ткани мозга, привело к идентификации соединений, которые могут стимулировать резидентные стволовые клетки для восстановления тканей мозга, включая метформин.
"Я так взволнован этой статьей, поскольку в ней описывается потенциальная терапия на основе эндогенных стволовых клеток заболеваний головного мозга, которые в настоящее время не поддаются лечению," говорит Миллер. "И, что не менее важно, история с метформином представляет собой классический пример того, почему нам необходимо поддерживать фундаментальные исследования и почему так важно работать в совместных командах. Первоначальный вывод о том, что метформин привлекает эндогенные стволовые клетки мозга, был получен в результате фундаментальных исследований того, как стволовые клетки строят мозг в процессе развития, а затем он был перенесен на животных моделей и людей такими междисциплинарными учеными и клиницистами, как доктор. Морсхед и доктор. Мабботт."
Миллер продолжает свою работу по разработке стратегий эндогенного восстановления как мозга, так и мышц в другом командном проекте, финансируемом компанией Medicine by Design.
В основе командных проектов Medicine by Design лежит конвергенция, объединяющая экспертов из различных дисциплин, включая биологию стволовых клеток, информатику, биомедицинскую инженерию и клиническую медицину. Исследование Nature Medicine демонстрирует трансляционное влияние, которое может иметь мультидисциплинарный командный подход, особенно когда доклинические и клинические исследования проводятся параллельно.
В этом исследовании представлены важные доказательства того, что стимуляция резидентных стволовых клеток является возможным подходом к восстановлению тканей в условиях, когда регенерация не происходит легко. А поскольку метформин является одобренным лекарством, сроки дальнейших клинических испытаний и утверждения регулирующими органами могут быть сокращены.
Результаты испытаний на грызунах и людях послужили основой для клинических испытаний фазы III у детей, переживших опухоль головного мозга, которых лечили краниальной радиацией, которые в настоящее время начинаются в 14 больницах Канады и Австралии.
В лаборатории исследователи обнаружили, что метформин усиливает восстановление эндогенных нервных клеток-предшественников (NPC) в зубчатой извилине (DG), части мозга, которая играет важную роль в обучении и памяти. Но результаты зависели от пола: метформина было достаточно для восстановления нейрогенеза и поведения у женщин, но не у мужчин.
В дополнение к результатам лабораторного исследования, параллельное исследование с участием 24 детей показало, что метформин безопасен в использовании, без каких-либо серьезных побочных эффектов и хорошо переносится этой группой населения.
И Мабботт, и Морсхед говорят, что их работа мотивирована не только новой наукой об активации клеток, которые уже находятся в мозге, для восстановления травм, но и их желанием дать надежду уязвимым слоям населения.
"Работая клиническим психологом с семьями в течение 20 лет, именно семьи мотивировали меня – фактически, они бросали мне вызов," говорит Мабботт. "Моя работа заключалась в том, чтобы сказать родителям, что, хотя их ребенок успешно лечился от рака мозга, это было дорого – так как у их ребенка будут проблемы с обучением, когнитивные нарушения, а некоторые никогда не будут жить самостоятельно. Один из родителей сказал мне: «Этого недостаточно, ты должен найти способ помочь нашим детям лучше выздороветь.’Это то, что побудило меня задуматься о том, как использовать пластичность мозга для восстановления."
"До недавнего времени наши программы реабилитации мало что предлагали детям, страдающим от последствий лучевой терапии для своего мозга," говорит Эрик Буффе, исследователь и директор программы по опухолям головного мозга, гематология / онкология и старший научный сотрудник SickKids. "Это исследование предполагает, что мы можем исправить некоторые повреждения, связанные с облучением головного мозга, и дети с опухолями головного мозга во всем мире потенциально могут извлечь выгоду из этого открытия." Доктор. Буффе также является профессором педиатрии в Университете Т.
Для компании Medicine by Design ускорение внедрения новых методов регенеративной медицины во благо пациента является стратегическим приоритетом. По словам Морсхеда, значение этой работы выходит за рамки оставшихся в живых после опухолей головного мозга детей. Исследователи из Торонто также рассматривают метформин и церебральный паралич, а также метформин как профилактическое средство от краниальной радиации.