Исследователи создали ткань, подобную спинному мозгу, с функцией направленной доставки лекарств для восстановления после травм

В исследовании, опубликованном в Science Advances, группа под руководством профессоров Дай Цзяньу и Чжао Яньнань из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук представила стратегию ковалентного связывания биоматериалов и клеток для создания ткани, подобной спинному мозгу, с функцией направленной доставки лекарств.

Восстановление после травмы спинного мозга (SCI) — одна из самых сложных медицинских проблем. Инженерные имплантаты на основе стволовых клеток и биоматериалов предлагают новый терапевтический подход. Обычно адгезия клеток к каркасу регулируется его жесткостью, пористостью, поверхностной структурой или модификацией лигандами интегринов на основе нековалентных взаимодействий.

Однако динамическая обратимость такой адгезии может негативно влиять на удержание клеток в сложной среде после травмы.

В отличие от нековалентных, ковалентные взаимодействия образуют более прочные связи за счет общих электронов. Возможность их использования в тканевой инженерии оставалась неясной.

В этой работе ученые:

1. Метаболически пометили человеческие нейральные клетки-предшественники (NPCs) с помощью Ac₄ManNAz.
2. Модифицировали коллагеновый каркас NeuroRegen группами дибензоциклооктина (DBCO) для создания ковалентного взаимодействия с клетками.

Результаты:

• Ковалентное связывание значительно продлило удержание клеток на каркасе.
• Заставило клетки распространяться вдоль направления волокон.
• Способствовало дифференцировке клеток.

Затем исследователи собрали трансплантат, подобный спинному мозгу:

• Каркас NeuroRegen с NPCs поместили в коллагеновый канал, содержащий N₃-меченые человеческие астроциты.

На основе ковалентного распознавания между N₃-астроцитами и DBCO-модифицированными наночастицами они доставили нейропротекторный агент Эдаравон к месту имплантации для снижения окислительного стресса после травмы.

Эксперименты на крысах с SCI показали, что имплантация такого инженерного трансплантата значительно:

• Улучшила выживаемость клеток.
• Стимулировала нейрорегенерацию и ангиогенез.
• Способствовала восстановлению двигательных функций.

Команда занимается исследованиями в области восстановления SCI более 20 лет. Разработанный ими каркас NeuroRegen уже показал эффективность в клинических испытаниях с участием более 100 пациентов. Текущая работа — часть проекта по созданию тканеинженерной конструкции на его основе.

Для этого ученые уже сравнили нейральные стволовые клетки разного происхождения и разработали метод культивирования клеток клинического уровня, полученных из ткани спинного мозга человека. Их цель — создание ткани, подобной человеческому спинному мозгу, для терапии травм.