Наноструктура, стимулирующая рост стволовых клеток для лечения болезни Паркинсона
Исследователи из Гонконгского баптистского университета (HKBU) создали наноструктуру, способную стимулировать дифференцировку нейральных стволовых клеток в нервные клетки. Трансплантация этих клеток крысам с болезнью Паркинсона привела к прогрессивному улучшению симптомов, а новые клетки заменили поврежденные нейроны в области трансплантации.
Использование стволовых клеток для лечения болезни Паркинсона
Болезнь Паркинсона — одно из самых распространенных нейродегенеративных заболеваний, обычно диагностируемое у людей старше 60 лет. Оно возникает из-за дегенерации дофаминергических нейронов в чёрной субстанции мозга, что приводит к нарушению движений, тремору и проблемам с ходьбой.
Современные методы лечения не могут полностью излечить болезнь. Терапия стволовыми клетками — один из самых перспективных подходов. Однако традиционные методы культивирования требуют большого количества факторов роста в среде, что может стимулировать рост раковых клеток и повышать риск опухолей после трансплантации. Кроме того, полученные структуры плохо напоминают мозговые аналоги, а сам процесс длится более месяца и имеет высокий риск контаминации.
Сокращение времени дифференцировки и риска рака
Новая наноматрица, разработанная командой профессора Кена Янга и доцента Джеффри Хуанга, может индуцировать быструю и специфичную дифференцировку нейральных стволовых клеток в миниатюрные структуры, подобные чёрной субстанции (mini-SNLSs). Эти структуры в основном состоят из дофаминергических нейронов.
Наноматрица состоит из кремниевой пластины, покрытой слоем наноструктур толщиной всего 550–730 нм. На её поверхности — триллионы нанозигзагообразных структур, которые инициируют рост стволовых клеток в mini-SNLSs без использования химических факторов роста.
«Когда нейральные стволовые клетки вступают в физический контакт с нашей нанозигзагообразной матрицей in vitro, это "физическое воздействие" индуцирует их быструю дифференцировку в нужные дофаминергические нейроны. Самоорганизующаяся мини-мозгоподобная структура формируется всего за две недели, а риск канцерогенеза существенно снижен», — сказал доктор Хуанг.
Обнадеживающие результаты на модели крыс
Команда трансплантировала mini-SNLSs, выращенные на нанозигзагообразной матрице, в мозг крыс с болезнью Паркинсона, у которых наблюдалась сильная моторная асимметрия и ротационное поведение.
Начиная с 8-й недели после трансплантации у всех крыс наблюдалось улучшение и прогрессивное снижение ротаций. К 18-й неделе дофаминергические нейроны были обнаружены и широко распространились вокруг места трансплантации. Опухолеподобных характеристик не выявлено. В контрольной группе без трансплантации улучшений не было.
Дифференцировка других функциональных клеток
«Результаты показали, что эти мини-мозгоподобные структуры демонстрируют отличную выживаемость и функциональность в мозге крыс in vivo, приводя к раннему и прогрессивному улучшению состояния. Это закладывает основу для исследований терапии стволовыми клетками, которая в конечном итоге может вылечить болезнь Паркинсона», — сказал профессор Янг.
«Изменяя жесткость, плотность и расположение нанозигзагов или форму матричного слоя, можно дифференцировать нейральные стволовые клетки в другие желаемые функциональные клетки. Изобретение имеет большой потенциал для лечения других неизлечимых заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и некоторые виды рака», — добавил он.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Science. На команду также получен патент США на нанозигзагообразную матрицу. В работе участвовали ученые из HKBU и Городского университета Гонконга.