Нашей хорошей традицией стал обзор самых значимых достижений нейронаук, которые сопровождали нас в течение года. Но если в прошлых годах мы делили их условно на две группы (что узнали и что научились), то в этом решили сделать обзоры на три группы открытий: фундаментальные, медицинские и практические. И начнем с медицинских. Многие из находок ожидаемо касались воздействия на нервную систему новой коронавирусной инфекции, наметились некоторые достижения в восстановлении зрения с помощью имплантов и пересадки клеток, обнаружились некоторые потенциально перспективные находки в области нейроонкологии, рассеянный склероз внезапно приобрел вирусную и возможную бактериальную природу, отгромыхали два очень громких скандала. Об этом и некотором другом — в нашем материале.
В число открытий года, по версии журнала Nature, вошла новость о том, что рассеянный склероз может инициировать вирус Эпштейна-Барр. По данным работы, проведенной на более чем 10 миллионах человек и опубликованной в начале года в Science, наличие иммунитета к этому вирусу, говорящего о его пребывании в организме, повышает вероятность развития заболевания в 32 раза. Однако причина оставалась неизвестна.
Но недавнее исследование, уже из журнала Nature, пролило свет на эту загадку. Оказалось, вирус успешно имитирует молекулы связывания белков глиальных клеток центральной нервной системы. У пациентов с рассеянным склерозом удалось обнаружить антитела, которые связывались как с вирусными антигенами, так и с белком GlialCAM, который в норме имеется в миелиновой оболочке нервов. Иммунная система, пытаясь уничтожить вирус, ошибочно реагирует и на GlialCAM, повреждая защитную оболочку нервов, что в итоге приводит к постепенному развитию рассеянного склероза.
Тем не менее вирусами все не ограничивается. К развитию болезни могут привести даже некоторые виды бактерий, обитающие в кишечнике. В своей работе ученые из международного проекта исследования микробиома рассеянного склероза собрали выборку из более чем полутысячи человек из разных стран и установили, что профили микробиомов из кишечников различаются, а также идентицифировали десяток новых видов бактерий, ассоциированных именно с рассеянным склерозом, которые не обнаруживались у здоровых людей.
Появился ответ на вопрос, который крайне волнует сотни тысяч людей с потерянным или видоизмененным обонянием после перенесенной болезни. В прошлом году ученые отказались от идеи поражения вирусом SARS-CoV-2 обонятельных нейронов, но в этом выяснилось, что он очень даже непрочь «завести» связи с поддерживающими клетками обонятельного эпителия, которые помогают обонятельным нейронам в синтезе рецепторных белков, реагирующих на специфические группы молекул одорантов — составных частей запахов. Из-за атаки иммунной системы поддерживающие клетки гибнут, а тот «убойный коктейль» из цитокинов, который остается на «поле боя», отключает экспрессию генов рецепторов, и их синтез прекращается.
Именно поэтому изменения в обонянии могут оставаться очень долго, а некоторые запахи внезапно начинают ощущаться совсем иначе — виной всему рандомно «выпавшие» из комплексного анализа компоненты, для которых просто не оказалось нужного рецептора. А вот что с этим делать — уже вопрос совершенно другой.
Сразу несколько работ продемонстрировали крайне неприятные результаты влияния болезни на старение мозга. Тем, кто был госпитализирован и перенес искусственную вентиляцию легких, не повезло больше всех. Их когнитивная потеря, по данным подробных компьютеризированных когнитивных тестов, составила около 10 баллов IQ и оказалась эквивалентной 20 годам жизни (примерно столько теряют с 50 до 70 лет).
В другом исследовании ученые воспользовались МРТ и посчитали изменения в объеме белого и серого вещества. Из Британского биобанка они выделили пациентов, у которых имелись МР томограммы мозга до и после перенесения болезни, и сравнили изменения их мозга с нормальными для из возраста показателями. Обнаружились значительные отклонения от нормы в толщине участков коры лобной (орбитофронтальная кора) и височной (парагиппокампальная извилина). Они были достоверно тоньше. Также уменьшился общий объем мозга, сильнее, чем это было положено для их возраста. И от факта госпитализации выявленные изменения не зависели.
Для определения нейронных основ «лонг-ковида» исследователи определили нечеловекообразных обезьян в качестве лучших моделей. Как выяснилось, их мозг при поражении коронавирусом очень напоминает человеческий — с патологоанатомической картиной в виде тех повреждений, которые связаны с нарушением кровотока и поступления кислорода в клетки мозга. А в другом исследовании удалось обнаружить, что астроциты — один из типов глиальных клеток — представляют собой основную мишень COVID-19 в центральной нервной системе. Исследователи установили, что наибольшие повреждения среди всех клеток нервной системы получали именно они.
В прошлом году мир стал свидетелем грандиозного скандала, который разгорелся вокруг одной из самых «подогретых» тем в нейронауках — определении патологических основ болезни Альцгеймера. В теорию, согласно которой ведущим фактором смерти нейронов становятся скопления белка бета-амилоида, поверили в 2006 году, когда вышла статья в Scienсe молодого и перспективного нейробиолога Сильвена Лесне. Там, согласно вестерн-блот анализу, этот белок в тканях пораженных мышей наблюдался в гораздо больших количествах. В дальнейшем статью процитировали 2300 раз, а сам первый автор занял весьма высокие посты и получил огромные суммы на исследования. Но после недавно проведенного тщательного анализа выяснилось, что все снимки, представленные в его статьях и утверждающие о массивном вкладе бета-амилоида в болезнь, очень похожи на фальсификат.
Разумеется, после таких обвинений нельзя было не дать слово второй стороне. Этой второй стороной стала бывшая коллега Сильвена Лесне, доктор Карен Аш, которая была соавтором в «той самой статье» Scienсe. Если суммировать ее развернутый комментарий, то автор разгромной статьи «не так понял» и «мешает мух с котлетами», иначе говоря — вводит читателя в заблуждение, поскольку умалчивает о двух формах бета-амилоида, первая из которых действительно оказывает негативный эффект на мозг (и именно она, по словам Аш, изучалась ей и коллегами), а вот разработка препаратов бигфармой была направлена в основном на вторую форму (и все клинические испытания провалились). Аш считает, что, возможно, ее бывший коллега и виноват в фальсификации, но обвинять только его одного (в совокупности с соавторами) в «самом крупном и дорогом провале в истории нейронаук» точно не стоит.
На этом «альцгеймерные новости» в нашем обзоре не заканчиваются. Стоит упомянуть об исследовании, которое наконец-то ответило на вопрос, почему этим заболеванием чаще всего страдают именно женщины (этот факт наблюдался десятилетиями). Оказалось, что всему виной похожая причина, по которой женщины чаще страдают мигренью. Дело в гормонах. 20-летние исследования показали, что фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) способен избирательно, через рецепторы на поверхности нейрона, запускать каскад реакций, который приводит к синтезу патологических форм бета-амилоида и тау-белка.
Ну и раз уж мы заговорили о скандалах, то не менее громкой в этом году стала попытка сокрушить еще одну фундаментальную патогенетическую теорию в нейронауках — на сей раз моноаминовую теорию развития депрессии. Аксиомой считалось, что депрессия возникает из-за нарушения баланса в мозге веществ моноаминовой группы, в частности, серотонина. Значит, нужно этот дисбаланс устранять, чтобы депрессию вылечить, чем и занимались препараты группы селективных ингибиторов обратного захвата серотонина. Однако команда ученых провела доскональный анализ всех имеющихся доказательств (в том числе метаанализов — «высший уровень доказательности») и составила так называемый «обзор обзоров». В итоге исследователи пришли к заключению, что убедительных доказательств о связи депрессии с низкими концентрациями серотонина или его низкой активностью нет. *вопли, драматизъм*
И как по заказу, не долго думая, ученые из Китая на страницах журнала Science рассказали о новом варианте антидепрессантов, которые способны устранить симптомы депрессии «всего лишь за два часа». Тем не менее этот новый вариант не уходит полностью от регуляции содержания серотонина, просто делает это немного иным, более сложным путем. Авторы уже даже на мышах новинку протестировали и уверяют, что наблюдаемый эффект «будет ощущаться людьми как уменьшение симптомов депрессии».
Об этой необходимости задумываются уже давно, в прошлогодних выпусках нейропрорывов мы уже рассказывали о некоторых подходах. В прошедшем году тоже состоялось несколько историй, о которых нужно упомянуть. В России в зрительную кору обезьяны впервые вживили зрительный нейроимплант отечественной разработки. Обезьяна восстановилась и чувствует себя хорошо. Над разработкой трудится команда проекта ELVIS, которая планирует установить этот нейроимплант еще десяткам обезьян и будет проводить серию поведенческих экспериментов. В2024 году ученые рассчитывают перейти к установке ELVIS первым незрячим добровольцам.
Тем временем немецкие исследователи работают над трансплантацией в сетчатку глаза полноценных фоторецепторных клеток. Новый способ выращивания колбочек человеческой сетчатки оказался весьма перспективным, и они могут массово внедряться в частично дегенерированную сетчатку мышей, формируя необходимые для адекватного восприятия света морфологические структуры. Причем, их функционирование также налаживалось, правда, не быстро — в течение более чем шести месяцев.
В США разрешили лечить болезнь Паркинсона фокусированным ультразвуком. В целом, эта новость воодушевляющая, учитывая, что сам метод зарекомендовал себя довольно давно при других патологиях и работает вполне адекватно. К тому же он неинвазивен и безопасен, что имеет довольно существенное преимущество перед той же глубокой стимуляцией мозга.
Диагностика онкологических заболеваний насекомыми — звучит довольно альтернативно, но это этой практикой можно обозначить целую тенденцию, которая в данный момент набирает обороты. На самом деле в этой работе идет речь об использовании не самих насекомых, а их необычайно чувствительного сенсорного аппарата. Обонятельные нейроны насекомых могут различать композиции летучей органики от здоровых клеток и клеток рака ротовой полости всего за 250 миллисекунд — феноменальный результат. На этой основе вполне можно разрабатывать новые методы неинвазивной диагностики рака.
Также исследователям удалось погрузиться еще глубже в генетический ландшафт глиобластом и определить особенность, благодаря которой некоторые варианты смертоносной опухоли мозга могут расти гораздо быстрее и проявляться у человека в шесть раз чаще.
В рамках многолетней исследовательской программы проекта NeuroRestore ученым удалось определить целое новое семейство нейронов, которые обеспечивают эффективность эпидуральной электрической стимуляции для восстановления движений у пациентов с травмой спинного мозга. То есть фактически у ученых появляется возможность для более целенаправленного лечения парализованных пациентов.
Но для эффективного восстановления также важно понять, какие именно нейроны активировать. В этой работе установили не только то, что есть два фенотипа интернейронов, лежащих «между», но и то, что в младенческом возрасте активируется именно возбуждающий фенотип глутаматергических интернейронов. Именно он вызывает образование новых синапсов, облегчающее проведение возбуждения и восстановление функции. А вот во взрослом возрасте уже включается тормозный фенотип, и столь эффективное восстановление не происходит. Теперь дело «за малым» — определить, как переключиться с «тормоза» на «газ».
Подготовила Анна Хоружая
