Ученые из Университета Миннеаполиса и Сент-Пола впервые провели исследование продемонстрировала революционный процесс, сочетающий 3D-печать, биологию стволовых клеток и выращивание тканей в лаборатории для восстановления после травм спинного мозга. Исследование было опубликовано в Advanced Healthcare Materials, рецензируемом научном журнале.
В России насчитывается свыше 300 000 людей, перенесших травмы спинного мозга, и, к сожалению, полное восстановление после таких повреждений и паралич, вызванные ими, невозможны. Главная трудность заключается в гибели нервных клеток и отсутствии способности нервных волокон к регенерации в области травмы. Новое исследование посвящено поиску решения этой проблемы.
Технология предполагает создание индивидуальной структуры для искусственно выращенных органов, известной как органоидный каркас, с использованием технологии 3D-печати. В дальнейшем в эти каналы вводятся регионально специфичные клетки-предшественники спинных нейронов (sNPC), полученные из взрослых стволовых клеток человека и способные к делению и дифференцировке в конкретные типы зрелых клеток.
«Для управления ростом стволовых клеток и направления их развития используются каналы каркаса, изготовленные на 3D-принтере, — объясняет Гебум Хан, автор публикации. — Благодаря этой технологии становится возможным создание системы, которая, при имплантации в спинной мозг, позволяет обойти повреждённый участок».
В рамках исследования ученые провели пересадку клеточных каркасов крысам, имеющим полностью поврежденный спинной мозг. Пересаженные клетки успешно преобразовались в нейроны и выростили нервные волокна в обоих направлениях – к голове (рострально) и к хвосту (каудально), что позволило им сформировать новые связи с уже существующими нервными структурами организма.
В процессе адаптации вновь образованные нервные клетки полностью встроились в структуру спинного мозга, вследствие чего у крыс наблюдалось заметное улучшение функциональных возможностей.
«Энн Парр, профессор нейрохирургии Университета Миннесоты, отмечает, что регенеративная медицина ознаменовала начало новой эпохи в изучении травм спинного мозга. В лаборатории с большим интересом ожидают возможности исследования потенциала созданных ими мини-спинных мозгов для использования в клинической практике».
Хотя исследование пока находится в самом начале, оно вселяет надежду пациентам с повреждениями спинного мозга. Исследователи планируют увеличить объемы производства и продолжить совершенствование этой комбинации технологий для их дальнейшего использования в клинической практике.
[Фото: McAlpine Research Group, Университет Миннесоты ]