Инженеры-биомедики из Университета Дьюка разработали инъекционный биоматериал, который помогает мозгу восстанавливаться после ишемического инсульта. В экспериментах на мышах препарат превратил полость, оставшуюся на месте погибших тканей, в среду, которая способствует заживлению, и улучшил двигательные функции животных. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Biomaterials.
Ишемический инсульт происходит из-за закупорки сосуда тромбом, что приводит к гибели участка мозга. Существующие методы лечения направлены на растворение или удаление тромба, чтобы спасти ещё живые ткани, но они не могут восстановить уже утраченные. На месте погибших нейронов образуется полость, и дальнейшая реабилитация лишь помогает оставшимся участкам мозга адаптироваться к новым условиям.
Новая технология предполагает введение в эту полость специального каркаса из микроскопических частиц гидрогеля. Пористая структура материала служит основой, в которую могут проникать клетки для восстановления ткани. Чтобы запустить этот процесс, учёные насытили гель внеклеточными везикулами – микроскопическими пузырьками, которые выделяют астроциты, клетки-помощники нервной системы. Эти везикулы содержат белки и другие молекулы, которые служат сигналами для окружающих клеток.
Исследователи выяснили, что определённая комбинация сигнальных молекул привлекает в повреждённую область иммунные клетки организма, в том числе нейтрофилы. Ранее считалось, что нейтрофилы в основном усугубляют повреждение на ранних стадиях инсульта. Однако в созданной учёными среде эти клетки, наоборот, способствовали заживлению и формированию новых кровеносных сосудов. Когда их популяцию искусственно уменьшали, восстановление сосудов замедлялось.
Введение геля в мозг мышей, перенёсших инсульт, стимулировало рост новых сосудов и аксонов – отростков нервных клеток, отвечающих за передачу сигналов. Это привело к значительному улучшению моторики. Через восемь недель после инъекции животные выполняли тесты на координацию движений практически так же хорошо, как здоровые особи. Эффект сохранялся на протяжении всего периода наблюдения.
Учёные подчёркивают, что ключевую роль играет именно сочетание гелевого каркаса и сигнальных молекул. Простое введение везикул без геля не дало сопоставимых результатов. Технология пока находится на доклинической стадии. Следующими шагами станут проверка её безопасности и эффективности на более крупных животных, а также разработка метода получения везикул из стволовых клеток человека, что упростит их производство для клинического применения.
