Створено тривимірний каркас для зростання пошкодженої нервової тканини

У міжнародній команді розробників технології - два російських дослідника.

Інженери і біологи розробили метод, використання якого допоможе нервах, пошкодженим в результаті травм, відновитися самостійно, що збільшує шанси на повернення чутливості і рухових функцій травмованим кінцівкам.

Наука і життя // Ілюстрації

У спільному дослідженні з лазерним Центром Ганновера (Німеччина) група вчених з Університету Шеффілда розробила новий спосіб виготовлення імплантів, званих «каналами для управління ростом нервової тканини» або NGC (nerve guidance conduits). У багатьох лабораторіях, які займаються даною тематикою, NGC пробують отримувати з найрізноманітніших натуральних і синтетичних матеріалів і з застосуванням різних технологій. У даній роботі досягнуто технологічний успіх. Результати опубліковані недавно в журналі Biofabrication. Серед розробників два російських дослідника - Б. Н. Чічков і А. Корольова.

Новий метод отримання імплантуються структур заснований на використанні двухфотонной полімеризації (2РР), що дозволяє створити «базовий каркас» у вигляді комірчастої стільникової структури для заповнення зростаючої нервової тканиною. Цей каркас був виготовлений з біодеградіруемие полімеру - полімолочной кислоти. (Після того, як він виконує свою функцію - він повністю «утилізується» організмом.) Дану структуру вдалося реплицировать (розмножити) за допомогою м'якої 3-D літографії.

) Дану структуру вдалося реплицировать (розмножити) за допомогою м'якої 3-D літографії

Дослідники вивчили можливості отриманого «каркаса», заповнивши його так званими шванновскими клітинами, вирощеними в культурі in vitro. Відомо, що коли з нервовою клітиною все в порядку, шванновские клітини, як шар ізоляційної стрічки, обмотують відросток нервової клітини (аксон), покриваючи його захисним мієліном. При пошкодженні аксона шванновские клітини вибудовують першу лінію захисту і репарації: вони дедіфференціруются (перероджуються), утворюючи так звані «диски Бюнгнера» (bands of Bungner), всередину яких може проростати відновлюється аксон, і виділяють спеціальні речовини, що стимулюють ріст нервової тканини. Ідея розробників була в тому, щоб повторити архітектуру «дисків Бюнгнера».

У пацієнтів з важкими травмами нервів відсутня чутливість і / або рухова активність постраждалої кінцівки. Традиційно, де це можливо, проблему вирішують хірургічними методами, зшиваючи пошкоджені тканини. Проте, реконструктивна хірургія часто не приводить до повного одужання.

«На відміну від спинного мозку, пошкоджені нерви кінцівок - ніг і рук - можуть в якійсь мірі відновитися, проте для цього їм потрібно допомогти, - каже професор Університету Шеффілда Джон Хейкок. - Ми створюємо імплантати, які «чинять» пошкодження і виділяють ряд речовин - сигнальних молекул, що стимулюють процес відновлення ».

«Нерв - це не один великий довгий провід, він складається з декількох малих« кабелів », як в електричному дроті, - розповів один з учасників дослідження доктор Фредерік Слейссенс. - Використовуючи наш новий метод, ми можемо створити канал індивідуальних зв'язків так, що нервові волокна можуть сформувати структуру, подібну неушкодженим нервах ».

Коли нерв повністю відновлений, канал «розсмоктується». Вчені сподіваються, що такий підхід дозволить відновити нерви після багатьох типів ушкоджень периферичних нервів. Під час лабораторних досліджень нервові клітини, додані в полімер, виросли самостійно в його багатоканальної структурі, і команда вчених тепер проводить клінічні випробування.

«У разі успіху ми очікуємо, що ці імплантати будуть застосовуватися не тільки при пошкодженні периферичних нервів, але і можуть бути доопрацьовані для інших типів травм нервових тканин. Наша методика, можливо, сприяє дослідженням з розробки імплантатів навіть для відновлення пошкоджень спинного мозку », - повідомив доктор Клейссенс.

«Особливо цікавим в цій роботі є не те, що ми знайшли спосіб направити зростання нервової тканини в потрібному напрямку, але також і простий спосіб її« відтворення »за допомогою мікроматріц, - додав він. - Ця технологія може мати величезне значення для пацієнтів з важкими ушкодженнями ».

Мал. 1. Конфокальна мікроскопія шванновских клітин, вирощених на субстраті з полімолочной кислоти. Флуоресцентні мітки: червоним - F-актин (філаменти), блакитним - ядро.
Мал. 2. Так виглядає NGC з полімолочной кислоти, створений за допомогою двухфотонной полімеризації (зліва) і відтворений за допомогою техніки мікрореплікація (праворуч).
Мал. 3. Зростання шванновских клітин всередині осередків NGC.
Мал. 4. Шванновские клітини, вирощені на субстраті з полімолочной кислоти. Конфокальна мікроскопія високої роздільної здатності. Флуоресцентні мітки: червоним - вінкулін (проміжні філаменти), зеленим - F-актин (філаменти), блакитним - ядро.
Мал. 5. При пошкодженні нерва шванновские клітини дедіфференціруются (перероджуються), утворюючи так звані «диски Бюнгнера» навколо кожного аксона.