Ученые сделали важный шаг к созданию терапии для лечения травм спинного мозга, приводящих к параличу. В лаборатории исследователи вырастили миниатюрные модели человеческого спинного мозга, искусственно нанесли им повреждения и смогли запустить процессы восстановления ткани, пишет ScienceAlert.
Исследователи создали так называемые органоиды — трехмерные мини-структуры из человеческих клеток, которые повторяют архитектуру настоящего органа. Используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки взрослого донора, ученые вырастили органоиды спинного мозга диаметром около трех миллиметров. В течение нескольких месяцев они сформировали сложную клеточную структуру, включающую нейроны, астроциты и упорядоченные тканевые слои.
Когда органоиды «созрели», ученые смоделировали два типа травм: одни образцы были разрезаны скальпелем, другие подверглись сдавливанию — аналогично травмам, возникающим, например, при автомобильных авариях. В обоих случаях наблюдалась гибель нервных клеток, воспаление и образование глиального рубца — плотной ткани, которая возникает вокруг зоны повреждения в центральной нервной системе и препятствует восстановлению нервных волокон.
Именно глиальный рубец и подавляющие механизмы роста аксонов считаются главными причинами того, почему спинной мозг у человека практически не регенерирует после тяжелых травм.
Затем часть поврежденных органоидов обработали экспериментальным материалом под названием IKVAV-PA. Ранее этот подход уже продемонстрировал способность обращать паралич у мышей с тяжелой травмой спинного мозга. В основе технологии лежат супрамолекулярные терапевтические пептиды, которые исследователи неофициально называют «танцующими молекулами». Эти структуры способны динамически взаимодействовать с рецепторами нервных клеток и стимулировать рост аксонов.
После нанесения жидкий препарат быстро превращался в гелеобразный каркас, создавая поддерживающую среду для регенерации. Активные молекулы одновременно химически и физически способствовали восстановлению нервных отростков.
Результаты оказались заметными: в обработанных образцах значительно уменьшилось воспаление и формирование глиального рубца, а рост нервных клеток был выражен намного сильнее по сравнению с контрольной группой. По словам руководителя исследования Сэмюэла Ступпа, наблюдаемая регенерация напоминала восстановление аксонов, ранее зафиксированное в экспериментах на животных.
Ученые подчеркивают, что исследования на животных — лишь первый этап. Использование органоидов позволяет протестировать терапию на человеческой ткани до начала клинических испытаний. Такой подход снижает риски и помогает оценить, насколько результаты могут быть релевантны для будущего применения у пациентов.
До испытаний на людях еще могут пройти годы, однако совпадение результатов в моделях на мышах и в человеческих органоидах исследователи считают обнадеживающим сигналом для разработки новых методов лечения травм спинного мозга и потенциального восстановления двигательных функций.
Работа опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.