Американські дослідники розробили гідрогель, який допомагає мозковій тканині відновитися після серйозних травм. Він виконує роль підтримки для нейронів, а також сприяє їхній регенерації та утворенню кровоносних судин в місці ушкодження, запобігаючи атрофії тканин, яка зазвичай відбувається після травм. Вчені сподіваються, що їхній винахід дозволить ефективніше лікувати когнітивні та рухові порушення, які виникають внаслідок важкого пошкодження головного мозку. Результати опубліковані в журналі Science Advances.
3D-зображення пошкодженої ділянки мозку пацюка (в центрі), обробленого «мозковим клеєм». Активні нейрони (зелені) та кровоносні судини (червоні лінії) свідчать про процес загоювання. Charles-Francois V. Latchoumane et al. / Science Advances, 2021
Чому це актуально?
Травми головного мозку можуть призводити до серйозної інвалідності як через погіршення когнітивних можливостей, так і через фізичні порушення. Попри те, що підтримання таких пацієнтів здебільшого коштує дорого, наразі немає ефективних способів вилікувати постраждалих від ураження мозкової тканини. Вчені з Університету Джорджії, працюючи над створенням терапії для цих пацієнтів, ще кілька років тому створили гідрогель, названий ними «мозковим клеєм». Цей матеріал створювався як каркас, який імітує природну міжклітинну матрицю з цукристими речовинами, що підтримує мозкові клітини. Його основними елементами виступили такі ж речовини, здатні зв'язуватися із білками, що покращують виживання та відновлення мозкових клітин після травм — базовим фактором росту фібробластів та нейротрофічним фактором мозку. Тоді дослідження на тваринах показали, що гідрогель ефективно підтримував життєдіяльність нервової тканини після травми мозку протягом чотирьох тижнів спостереження. Але у новій роботі американські вчені вирішили вдосконалити свій винахід.
Як вдалося вдосконалити гідрогель?
У новій роботі науковці прагнули посилити захисну функцію «мозкового клею» та модифікували речовини, що забезпечують регенерацію нервових клітин і відновлення їхньої функції. Вдосконалений матеріал вчені ввели ін'єкцією в пошкоджений серйозною травмою мозок лабораторних пацюків.
Вже через вісім-десять тижнів у тварин з імплантованим «мозковим клеєм» спостерігалося активне відновлення пошкодженої мозкової тканини. Вони помітно швидше одужували та мали кращі моторні функції, ніж піддослідні, яких не лікували цим матеріалом. Ефект від лікування тримався до 20 тижнів після введення гідрогелю.
Що відбувалося з мозком тварин?
Щоб дослідити ефективність терапії науковці підготували мозкову тканину пацюків, обробивши речовинами, які зробили її прозорою. Так вчені змогли за допомогою тривимірної візуалізації простежити за тим, як реагують нейрони тварин у пошкодженій ділянці, відповідальній за хапальні рухи, під час здійснення цих рухів. Обстеження показало, що «клей» справді покращив активність нервових клітин у враженій ділянці. Він не тільки слугував захистом від атрофії тканин, а й активно сприяв відновленню нейронів та утворенню нових кровоносних судин.
Науковці кажуть, що нервова мережа пацюків, відновлення якої спостерігали в дослідженні, подібна до такої і в людей. Це дає більшу надію на те, що технологію можна буде використовувати в клінічній практиці для лікування людських травм мозку.