Нейроны при травмах спинного мозга восстанавливают связи in vivo с помощью губок из углеродных нанотрубок
Исследование, проведенное двумя группами из Центра совместных исследований в области биоматериалов CIC biomaGUNE и одной группой из SISSA (Италия), показало, что функциональные материалы на основе углеродных нанотрубок способствуют восстановлению нейронных сетей, поврежденных в результате травм спинного мозга. Исследование, опубликованное в научном журнале PNAS, представляет собой огромный шаг вперед в исследованиях, направленных на восстановление после травм такого типа.
Группы под руководством профессора Маурицио Прато (CIC biomaGUNE) и профессора Лауры Баллерини (SISSA) имеют опыт использования нанотехнологий и наноматериалов для восстановления нейронных повреждений. Их сотрудничество показало, что биоматериалы на основе углеродных нанотрубок облегчают коммуникацию между нейронами, рост нейронов и установление связей.
Ключевой прорыв in vivo
Ранее группы Прато и Баллерини демонстрировали формирование нейронных связей в in vitro системах. В новом исследовании был совершен переход к in vivo модели на животных с частичным перерезом спинного мозга.
Исследователям удалось продемонстрировать, что:
- Восстановление нервных волокон постепенно устанавливается с помощью имплантата — своеобразной губки из углеродных нанотрубок, состоящей из переплетенных волокон.
- Нервы восстанавливают связь в поврежденной области.
- Животные восстановили функциональность, особенно в задних конечностях.
- Материал является биосовместимым — не было обнаружено иммунной реакции.
Перспективы и дальнейшие задачи
Этот прорыв дает надежду на продвижение в восстановлении после травм спинного мозга, зрительного нерва или других травматических повреждений с потерей нейронной связи. Однако до клинического применения еще далеко.
Необходимо продолжить работу по нескольким направлениям:
- Изучение микроструктурных и механических свойств материала (жесткость, эластичность, пористость), влияющих на нейронное соединение и предотвращающих побочные эффекты.
- Совершенствование методов производства для обеспечения стабильности и воспроизводимости, а также для включения в структуру факторов роста или других веществ, способствующих нейронной коммуникации.
- Изучение условий для клинической имплантации, включая оптимальные сроки (в данном исследовании имплант вводился в острой фазе повреждения).
- Проверка результатов на других моделях животных с меньшей нейронной пластичностью.
- Выяснение, восстанавливаются ли прежние связи или происходит нейронная пластичность — формирование новых, ранее не существовавших соединений.
Исследователь CIC biomaGUNE Педро Рамос отмечает: «Мы далеки от возможности перенести это на людей. [Технология] обладает всеми чертами переносимости, доказано, что она работает, эффективна и не вызывает неблагоприятных реакций на моделях животных. Чтобы достичь цели, предстоит еще поработать, но мы движемся в правильном направлении».