Исследователи из совместной лаборатории Сколтеха и Университета Шарджи совместно с коллегами из Университета Париж-Сакле выяснили, какие биомолекулы в нервной ткани меняют свою активность при недостаточном поступлении кислорода в мозг младенца во время родов. Работа помогает лучше понять механизмы повреждения мозга при родовой асфиксии и может стать основой для разработки лекарств, способных снизить тяжесть необратимых последствий. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе Сколтеха.
Недостаток кислорода в мозге новорожденного может возникать из-за падения артериального давления у матери, осложнений беременности или родов. Такое состояние, известное как родовая асфиксия, нередко приводит к гипоксически-ишемической энцефалопатии. В зависимости от региона, это осложнение встречается от одного случая на 666 новорожденных до одного на 38. Последствия могут быть тяжелыми — от детского церебрального паралича до стойких нарушений нервно-психического развития, требующих пожизненной медицинской помощи. В настоящее время единственным клинически применяемым методом терапии остается лечебная гипотермия, при которой новорожденного в первые трое суток жизни помещают в охлажденную среду.
По словам старшего преподавателя Максима Шараева, соруководителя Лаборатории искусственного интеллекта для биомедицины (BIMAI-Lab) со стороны Сколтеха, ключевая задача исследования — создать основу для таргетной медикаментозной терапии.
«Чтобы подобрать молекулу лекарства, необходимо понимать, какие именно процессы нарушаются в мозге при гипоксии и какие белки или другие биомолекулы меняют свою активность по сравнению с нормой», — пояснил ученый.
Провести такие исследования напрямую на человеческом мозге невозможно, а эксперименты на животных не всегда корректно отражают происходящее у человека. Поэтому ученые использовали мозговые органоиды — трехмерные модели различных отделов мозга, выращенные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
Как рассказал профессор Рифат Хамуди, соруководитель BIMAI-Lab со стороны Университета Шарджи, часть органоидов выращивали в условиях дефицита кислорода, а часть — в нормальной среде. После этого исследователи проанализировали изменения в их биохимии, используя экспериментальные методы и алгоритмы искусственного интеллекта.
В результате ученые выявили ряд молекул, уровни которых существенно отличаются при гипоксии. Эти изменения связаны с нарушением нейрогенеза, работы митохондрий — клеточных «энергетических станций», а также с изменениями морфологии и функций эпителиальных клеток сосудистого сплетения. Кроме того, исследование подтвердило, что мозговые органоиды по составу синтезируемых белков достаточно близки к настоящей нервной ткани человека, что делает их перспективной моделью для дальнейших биомедицинских исследований.
В дальнейшем ученые планируют искать способы целенаправленного воздействия на выявленные патологические процессы и тестировать на органоидах потенциальные лекарственные соединения, которые могли бы снизить тяжесть повреждений мозга, вызванных гипоксией у новорожденных.
Ранее российские ученые выяснили, как возраст меняет риск развития рака.
