Каліфорнійські вчені розробили потенційний метод лікування травм спинного мозку за допомогою каркасних біоматеріалів. Вони створили пористий матеріал з гіалуронової кислоти, який при ін'єкції його в місце пошкодження слугує підтримкою для нервових клітин та платформою для проведення генної терапії. Дослідження опубліковане у журналі APL Bioengineering.
Seidlits et al. / APL Bioengineering, 2021
Для чого це потрібно?
Наші тіла мають багато механізмів, що дозволяють відновлювати пошкоджені внаслідок травм чи захворювань тканини. Але не однаково успішно усі тканини, зокрема нервову. При серйозному враженні спинного мозку розірвані аксони найчастіше не можуть повноцінно відновитися та виконувати свою функцію проведення електричних сигналів, що може проявлятися паралічем кінцівок. Однією з головних причин цього є утворення на місці пошкодження гліального рубця, що покликаний захищати тканини, але водночас перешкоджає відновленню нервів. Потенційним методом лікування може стати штучно вдосконалена молекула, здатна розчиняти рубцеву тканину. Але дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі підійшли до пошуку розв'язання проблеми з іншого боку.
Що вони пропонують?
У новій роботі дослідники пропонують забезпечити клітинам нервової тканини каркасну підтримку. На їхню думку, це сприятиме кращому утворенню зв'язків між ними. Для здійснення задуму вони створили каркасний матеріал із гіалуронової кислоти, який містить велику кількість пор, чий діаметр відповідає розмірам клітин. Таким чином останні можуть мігрувати всередину порожнин матеріалу, де за допомогою генетичних інструментів їх можна змусити виробляти речовину, що сприяє кращому відновленню та функціонуванню аксонів — BDNF (Brain derived neurotrophic factor).
Перевірку ефективності технології вчені провели на лабораторних мишах з пошкодженим спинним мозком. За допомогою невеликої голки вони ввели у спинний мозок тварин маленькі сферичні мікрочастинки матеріалу, які в місці ін'єкції з'єдналися та утворили єдиний каркас.
Що стало з мишами?
Клітини справді почали проникати у пористий біоматеріал, як і передбачалося. Проте найкращі результати спостерігалися, коли розмір пор у матеріалі був більш регулярним. Крім того, відновлення нервової тканини відбувалося суттєво ефективніше, коли каркас був навантажений векторами генної терапії, які забезпечували вироблення білка BDNF.
Спинний мозок мишей через вісім тижнів після лікування. Зліва тваринам ввели лише каркасний матеріал. Справа зображено спинний мозок, лікований біоматеріалом з векторами генної терапії, тут можна бачити більше аксонів (червоні). Seidlits et al. / APL Bioengineering, 2021
Автори вважають, що такі каркасні біоматеріали можуть слугувати хорошою платформою для локалізованої генної терапії пошкоджень спинного мозку. Але винахід може знайти застосування також у розробленні нейрокомп'ютерних інтерфейсів, протезів та лікуванні нейродегенеративних захворювань, припускають науковці.
Нещодавно інша група вчених змогла подібним чином, за допомогою методів генної терапії, змусити клітини мишей виробляти білок, що також допомагає регенерації нейронів. Так вони повернули можливість ходити паралізованим через травму спинного мозку мишам.