Исследовательская группа из Северо-Западного университета, США, разработала лекарство, которое запускает регенерацию и пролиферацию нервной ткани у парализованных животных с тяжелыми поражениями спинного мозга. Всего через четыре недели после однократного введения лекарства в спинномозговую жидкость грызуны восстановили способность ходить.
Посылая клеткам биоактивные сигналы, запускающие регенерацию, революционная терапия привела к восстановлению тяжелых повреждений спинного мозга пятью путями: оторванные аксоны регенерировали; значительно уменьшился объем рубцовой ткани, которая может механически препятствовать регенерации; миелин, необходимый для эффективной передачи электрических импульсов, заново формируется вокруг поврежденных клеток; растут функциональные кровеносные сосуды для доставки питательных веществ к клеткам в месте повреждения; большая часть двигательных нейронов не умирает. После того, как лекарство выполнило свои функции, оно начинает разлагаться на питательные вещества для клеток и в течение 12 недель полностью выводится из организма без заметных побочных эффектов.
Ожидаемая продолжительность жизни не улучшилась с 80-х годов
По данным Национального статистического центра по травмам спинного мозга (National Spinal Cord Injury Statistical Center), в настоящее время в США около 300 000 человек живут с травмой спинного мозга. Менее 3% людей с полным поражением когда-либо восстанавливают основные физические функции. Примерно 30% повторно госпитализируются по крайней мере один раз в течение любого года после травмы. Ожидаемая продолжительность жизни людей с травмами спинного мозга значительно ниже, чем у людей без травм спинного мозга, и ситуация не улучшилась с 80-х годов.
В настоящее время не существует терапии, которая запускают регенерацию спинного мозга. Исследовательская группа работала над тем, чтобы изменить исходы травмы спинного мозга, учитывая огромное влияние, которое она может оказать на жизнь пациентов.«Танцующие молекулы» поражают движущиеся цели
Рецепторы в нейронах и других клетках постоянно перемещаются. Секрет нового терапевтического подхода заключается в управлении движением молекул, чтобы они могли находить и правильно задействовать эти рецепторы. Вводимое в жидком виде, лекарство немедленно превращается в сложную сеть нановолокон, которые имитируют внеклеточный матрикс спинного мозга. Повторяя движение биологических молекул и включая сигналы для рецепторов, синтетические материалы способны взаимодействовать с клетками. Главной особенностью разработки является одновременное управление движением более 100 000 молекул внутри нановолокон. Постоянно двигаясь, танцуя или даже временно выпрыгивая из этих структур, они способны более эффективно соединяться с рецепторами.
Продольный участок спинного мозга, обработанный биоактивным лекарством, через 12 недель после травмы. Кровеносные сосуды (красные) регенерируют в очаге поражения.
Группа обнаружила, что точная настройка движения молекул в сети нановолокон, делающая их более гибкими, привела к большей терапевтической эффективности у парализованных мышей. Было также показано, что препарат с усиленным молекулярным движением показал лучшие результаты во время экспериментов на человеческих клетках in vitro, что указывает на повышенную биоактивность.
Другими словами, молекулы, движущиеся быстрее, будут чаще сталкиваться с рецепторами, чем вялые и менее «социальные», которые могут никогда не вступить в контакт с клетками.
Одна инъекция, два сигнала
После соединения с рецепторами движущиеся молекулы запускают два каскадных пути, каждый из которых чрезвычайно важен для восстановления спинного мозга. Один сигнальный путь побуждает длинные отростки нейронов в спинном мозге к регенерации. Подобно электрическим кабелям, аксоны переносят импульсы между мозгом и остальным телом. Разрыв или повреждение аксонов может привести к потере чувствительности в теле или даже к параличу.
Второй сигнальный путь помогает нейронам выжить после травмы. Он запускает пролиферацию других типов клеток, способствуя восстановлению утраченных кровеносных сосудов, которые питают нейроны и другие клетки для восстановления тканей. Терапия также стимулирует восстановление миелина вокруг аксонов и уменьшает образование глиальных рубцов, которые действуют как механический барьер, препятствующий заживлению спинного мозга.
Синтетические материалы, используемые в исследовании, имитируют естественные белки, необходимые для индуцирования желаемых биологических реакций. Они представляют собой короткие модифицированные пептиды, которые, будучи соединены тысячами, могут выживать в течение нескольких недель, сохраняя биоактивность.
Универсальное применение
Ткани центральной нервной системы, которые были успешно восстановлены в поврежденном спинном мозге, похожи на ткани головного мозга, пораженные инсультом и нейродегенеративными заболеваниями (боковой амиотрофический склероз, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера). Движение молекул является ключевым фактором биоактивности, поэтому оно может лечь в основу новых методов лечения этих заболеваний.
Статья Z.Alvarez et al. Bioactive scaffolds with enhanced supramolecular motion promote recovery from spinal cord injury опубликована в журнале Science.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru по материалам Northwestern University: ‘Dancing Molecules’ Successfully Repair Severe Spinal Cord Injuries.
