Яндекс.Погода

пятница, 23 апреля

ясно+8 °C

Пущинские ученые создали аналог натуральной матрицы для роста нервных окончаний

31 марта 2021 г., 14:10

Просмотры: 15


Повреждение периферических нервных проводников при травмах – наиболее частая патология из тех, что приводят к потере трудоспособности. Несмотря на то, что периферическая нервная система при определенных условиях успешно регенерируется, серьезные повреждения имеют ограниченный потенциал для восстановления. На практике лишь в 50% случаев удается достичь положительных результатов при сшивании концов поврежденных нервов. В особых случаях может применяться аутотрансплантация, в которой донором является сам пациент, однако эта операция не гарантирует полного восстановления функций травмированного органа и требует дополнительного хирургического вмешательства. Поэтому учёные прилагают усилия к разработке синтетических трансплантатов – нервных кондуитов. В этом направлении уже достигнуты некоторые успехи, но дошедшие до клинической практики «искусственные нервы» пока не способны заменить участки повреждений, превышающие 3 см.

Группа исследователей ИТЭБ РАН поставила задачу создать новую специальную подложку, на которой происходил бы ускоренный и направленный рост повреждённых аксонов – тех самых отростков нервных клеток, по которым импульсы идут от тела клеток к органам.

При разработке нервных кондуитов самым подходящим способом является имитация архитектуры естественного внеклеточного матрикса (ВКМ), состоящего, в основном, из коллагеновых волокон диаметром 30-90 нм. Если обеспечить близкую к естественной среде наноразмерную топологию, скаффолд (англ. scaffold – строительные леса) начнёт выполнять функцию матрицы, направляющей рост аксонов, и обеспечит более быстрое и эффективное восстановление даже сильно повреждённых клеток на участках более 3 см.

Обычно синтетические наноразмерные волокна получают методом электроспиннинга – вытягиванием из растворов полимеров нитей нужного размера под действием электрической силы. Таким образом уже производят волокна для синтетических нервных имплантатов, но они получаются значительно толще натуральных коллагеновых волокон ВКМ, что связано с химической природой полимерных материалов. В то же время использование чистого коллагена затруднено из-за сложности получения тонких волокон и их хрупкости.

Учёным ИТЭБ РАН впервые удалось подобрать полимерный материал и изготовить скаффолды, состоящие из нейлоновых волокон диаметром менее 100 нм, которые эффективно контролируют рост отростков нейронов. По словам авторов работы, задачу удалось решить исключительно за счет правильного подбора полимера. Для проверки эффективности этих матриц ученые провели эксперимент, в котором проанализировали рост нейронов гиппокампа крысы на скаффолдах, образованных нейлоновыми волокнами диаметром 60 и 300 нм с произвольной и направленной ориентацией, и выявили явные преимущества скаффолдов из волокон 60 нм.

«Мы впервые показали, что на таких подложках улучшается как пролиферация клеток (увеличение количества клеток путем деления), так и направленный рост нейронов, и предложили молекулярный механизм этого явления. Полученные наноструктурные подложки с диаметром волокон менее 100 нм, мимикрирующие внеклеточный матрикс, могут служить в качестве эффективных скаффолдов для регенерации нервной ткани», - комментирует один из авторов работы, научный сотрудник ИТЭБ Ольга Антонова.

Дальнейшая работа группы будет направлена на получение материалов с возможностью дистанционного управления клеточной активностью. Планируется совместить в таких материалах описанную «пассивную» механическую стимуляцию роста нейронов с «активной» тепловой стимуляцией за счет направленного теплового воздействия. В таком случае можно будет добиться более быстрого восстановления иннервации мышц и нарушенных функций.

Работа поддержана грантом РНФ № 19-74-10097.

По результатам работы опубликована статья в журнале Nanomaterials.

Пресс-служба ИТЭБ РАН

Обсудить тему

Введите символы с картинки*