Трансплантация нейронов коры головного мозга, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека, способствует восстановлению мелкой моторики у самок мышей с ишемическим инсультом.

В мае 2025 года группой японских ученых из Университета Киото, возглавляемых Джун Си Такахаси (Jun C Takahashi) и Тэцухиро Кикути (Tetsuhiro Kikuchi) закончено исследование результатов трансплантации нейронов коры головного мозга, которые были получены из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека, самкам мышей с ишемическим инсультом, что способствовало восстановлению у них мелкой моторики. Результаты исследования опубликованы в журнале Springer Nature  11.10.2025.

Трансплантация индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) — перспективное направление регенеративной медицины, позволяющее создавать клетки, ткани и органы для лечения различных заболеваний. ИПСК получают путем эпигенетического перепрограммирования соматических клеток (например, фибробластов) с помощью введения определённых транскрипционных факторов. Это позволяет создавать клетки, специфичные для конкретного пациента, что снижает риск иммунного отторжения.

Схема получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). (1) Изоляция и культивирование донорских клеток. (2) Введение в клетки генов, ассоциированных со стволовыми клетками, с помощью вирусных векторов. Красным цветом обозначены клетки, экспрессирующие экзогенные гены. (3) Сбор и культивирование клеток в соответствии с культурой эмбриональных стволовых клеток с использованием митотически инактивированных питательных клеток (светло-серых). (4) Небольшая часть трансфицированных клеток становится индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками и образует колонии, подобные эмбриональным стволовым клеткам.

Применение в клинической практике

Одним из первых клинических испытаний с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток стало лечение пациентов с дефицитом эпителиальных стволовых клеток роговицы. В 2019 году в Осаке (Япония) провели трансплантацию эпителиальных клеточных листов, полученных из донорских ИПСК. Цель исследования — оценить безопасность трансплантированных клеток, а также изучить влияние на остроту зрения и поддержание эпителиальных стволовых клеток роговицы.

Другим направлением исследований является лечение нейродегенеративных заболеваний. Например, в 2014 году группа ученых из Киотского университета разработала метод получения дофаминергических нейральных прогениторных клеток из человеческих ИПСК, что приближает возможность клинического применения при болезни Паркинсона. Ранее эксперименты с пересадкой эмбриональных стволовых клеток (ЭС-клеток) в мозг приматов показали, что большое количество дофаминергических нейронов становилось жизнеспособным, что приводило к улучшению неврологических симптомов. 

При моделировании бокового амиотрофического склероза (БАС) пересадка глиально-богатых нейральных прогениторных клеток, полученных из человеческих ИПСК, продлевала жизнь мышей с БАС. После трансплантации многие клетки дифференцировались в астроциты, что улучшало среду спинного мозга и повышало уровень нейротрофических факторов.

Инсульт является одной из основных проблем здравоохранения во всем мире, при этом на инфаркт головного мозга приходится 62 % случаев. Несмотря на успехи в лечении острой фазы, функциональные нарушения, такие как двигательные расстройства, по-прежнему широко распространены. Инсульт вызывает нарушение мелкой моторики, дизартрию и паралич, что серьезно влияет на повседневную жизнь.

В этом исследовании изучался потенциал нейронов коры головного мозга, полученных из (ИПСК) человека, для регенерации нейронов и восстановления двигательных функций у самок мышей с ишемическим инсультом.

Инфаркт головного мозга был вызван с помощью метода фототромбоза с использованием бенгальской розы, после чего в область, прилегающую к инфаркту, были трансплантированы кортикальные нейроны, полученные из ИПСК. Поведенческое восстановление оценивали с помощью тестов "дефект стопы" и "цилиндр". Был выполнен гистологический анализ для оценки интеграции трансплантата и расширения неврита.

Цель исследования  

Оценить потенциал кортикальных нейронов, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека, для: - регенерации нейронов; - восстановления двигательных функций после ишемического инсульта.

Методы

Модель инсульта: фототромбоз с бенгальской розой у самок мышей с иммунодефицитом (C.B‑17/Icr‑scid/scidJcl).

Трансплантация: нейросферы из ИПСК (1,5 × 10⁵ клеток) вводились стереотаксически через 7 дней после инсульта.

Поведенческие тесты:

«Дефект стопы» — оценка мелкой моторики;
«Цилиндр» — оценка крупной моторики.

Гистология: иммуноокрашивание (CTIP2, SATB2, KU80, hNCAM), МРТ, проточная цитометрия.

Статистический анализ: GraphPad Prism (двусторонний ANOVA, критерий Тьюки).

Сроки наблюдения: 12 недель.

Основные результаты

Интеграция трансплантата: 16,4 ± 15,2 % клеток экспрессировали CTIP2 (нейроны глубокого слоя коры); 47,3 ± 27,2 % — SATB2 (нейроны верхнего слоя коры);

объём трансплантата: 13,5 ± 8,0 мм³.

Рост аксонов:

у 68 % мышей аксоны достигали спинного мозга;
у 89 % — распространялись на таламус;
у 83 % — на верхние бугорки четверохолмия;
у 74 % — на вестибулярное ядро.

Корреляции: положительная связь между hNCAM⁺ волокнами в церебральной ножке и улучшением мелкой моторики (R²); связь между CTIP2⁺ клетками и ростом нейритов (p < 0,05).

Безопасность: за 12 недель не выявлено опухолей или тератом.

Терапия с использованием клеточной трансплантации при инфаркте головного мозга была тщательно изучена, и в ходе нескольких клинических испытаний оценивалась ее потенциальная эффективность. Однако лишь в немногих исследованиях специально изучалась способность трансплантированных клеток восстанавливать нейронные связи.

В этом исследовании наблюдался рост нейритов вдоль корково-стриарного пути. Кроме того, у животных, которым была проведена трансплантация, наблюдалось значительное улучшение мелкой моторики, что оценивалось с помощью теста на подгибание стопы. Гистологический анализ показал, что функциональное восстановление коррелирует с ростом нейритов из трансплантата и наличием CTIP2-положительных нейронов. Это позволяет предположить, что пересаженные нейроны способствуют реорганизации CST.

Одним из ключевых результатов этого исследования стало посттрансплантационное созревание пересаженных нейронов.

Примечательно, что, хотя в донорской популяции не было SATB2-положительных клеток, после трансплантации 47,3 ± 27,2 % пересаженных клеток были SATB2-положительными. Эти результаты согласуются с нормальным развитием мозга, при котором сначала образуются CTIP2-положительные нейроны глубокого слоя, а затем SATB2-положительные нейроны верхнего слоя. В то время как CTIP2-положительные нейроны обычно проецируются в подкорковые области, такие как базальные ядра и спинной мозг, SATB2-положительные нейроны образуют кортикально-кортикальные связи через мозолистое тело. Таким образом, выживание CTIP2-положительных нейронов имеет решающее значение для восстановления корково-спинномозгового пути.

Чрезвычайно интересным и важным  является наблюдение распространения нейритов на контралатеральную кору головного мозга, верхние бугорки четверохолмия и таламус, что соответствует нормальным анатомическим проекциям. Эти результаты свидетельствуют о том, что пересаженные нейроны реагируют на сигналы мозга реципиента, восстанавливая множество нейронных цепей. Однако пока остаётся неясным, способствуют ли эти вновь сформированные связи функциональному восстановлению.для этого требуются дальнейшие исследрования.

В будущих исследованиях должны участвовать представители обоих полов, чтобы обеспечить более широкую применимость и воспроизводимость этой терапевтической стратегии. Кроме того, различия в паттернах роста нейритов у разных людей позволяют предположить, что на результаты трансплантации могут влиять взаимодействия между трансплантатом и организмом, которые ещё не до конца изучены.

Тест на нарушение мелкой моторики показал значительное улучшение мелкой моторики в группе трансплантации по сравнению с контрольной группой. Однако в тесте с цилиндром, который оценивает крупную моторику, восстановления не наблюдалось. Отростки нейронов из трансплантированных клеток наблюдались вдоль кортикоспинального тракта, при этом аксональные отростки достигали спинного мозга у 68 % мышей, которым была проведена трансплантация. Кроме того, отростки нейронов распространялись на таламус, верхние бугорки четверохолмия и вестибулярное ядро, что свидетельствует об интеграции в многочисленные нейронные цепи. Гистологический анализ показал, что 16,4 % и 47,3 % пересаженных клеток экспрессировали CTIP2 и SATB2 соответственно, что указывает на наличие как глубоких, так и поверхностных кортикальных нейронов.

Выводы

Трансплантация улучшила мелкую моторику после инсульта, но не повлияла на общую двигательную функцию. Это исследование показывает, что кортикальные нейроны, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, образуют аксоны вдоль кортикоспинального тракта и могут способствовать восстановлению мелкой моторики после инсульта. Однако для подтверждения функциональной связности и долгосрочной безопасности необходимы дальнейшие исследования. Эти результаты открывают многообещающие перспективы для разработки клеточной терапии для пациентов, перенёсших инсульт.

Перспективы

Дальнейшие исследования направлены на улучшение методов генерации и дифференциации ИПСК, снижение рисков и повышение эффективности трансплантации. Потенциал технологии включает лечение заболеваний, которые в настоящее время трудно поддаются терапии, например, нейродегенеративных расстройств, повреждений спинного мозга, заболеваний роговицы и других.

Что это значит для крионики

Основной вопрос при нейросохранении, как обеспечить при восстановлении после размораживания сопряжение мозга с вновь выращенным телом. И, возможно, первыми шагами на пути создания такой технологии являются такие исследования.

В исследовании «Полное восстановление функций передних конечностей у приматов с повреждением спинного мозга после трансплантации нервных стволовых клеток», опубликованном в Nature Biotechnology 17.11.2025, ученые взяли человеческие эмбриональные стволовые клетки линии H9 и превратили их в стволовые клетки именно спинного мозга, то есть заранее "настроили" их на работу в этой зоне. Эти клетки пересадили приматам с серьезными повреждениями спинного мозга.

Животные выполняли сложный тест на мелкую моторику - доставание маленького предмета. У тех, кому сделали пересадку после травмы-гемисекции, результат улучшился в 9,2 раза по сравнению с контрольной группой, в среднем достигнув более 53 процентов успешных попыток. При другой модели травмы, гемиконтрузии, улучшение составило 2.9 раза.

Исследование показало, что пересаженные клетки не просто выживают, а образуют огромное количество новых аксонов - сотни тысяч. Некоторые из них вырастали до 39 миллиметров ниже места повреждения, то есть реально соединяли разорванные участки нервной системы. Внутри самого трансплантата клетки распределялись почти так же, как в настоящем спинном мозге: формировались нормальные нейроны и разные типы глии, а не перекошенные наборы клеток. Это помогало формировать правильную "микросреду" и восстанавливать передачу сигналов. Трансплантат также хорошо заполнял саму раневую полость, создавая живую ткань вместо пустоты. Это значит, что специализированные из ИПСК нейроны могут встраиваться не только в центральную, но и в периферическую нервную систему. Следовательно, заменять понемногу нервную систему с сохранением идентичности можно.

Источники: Sprigner Nature 11.10.2025; Nature Biotechnology 17.11.2025.