Ученые из Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering) разработали наноструктуры, позволяющие внедрить в головной мозг сети из нейронов и улучшить приживаемость последних. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Цель авторов работы заключалась в том, чтобы увеличить эффективность операций по трансплантации нейронов для лечения нейродегенеративных заболеваний. Когда нейроны инъецируют в мозг по отдельности, их выживаемость низкая. Чтобы решить эту проблему, ученые разработали челночную систему доставки нервных клеток.
Система состоит из нескольких компонентов. Первый представляет собой каркас из полимерных волокон. Второй — это связанные с волокнами индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные из клеток кожи. После введения внутрь ИПСК специального белка NeuroD1 клетки превращались в нейроны.
Исследователи экспериментировали с волокнами различной толщины и плотности, чтобы создать наиболее подходящий для нейронов каркас. Если он оказывался слишком плотным, то нервные клетки не могли в него нормально интегрироваться, в противном случае нейронные сети получались слишком разреженными и нейроны плохо контактировали друг с другом.
Ученые смогли подобрать такой каркас, который обеспечил оптимальную связь между клетками, а также в 40 раз увеличил выживаемость нейронов по сравнению с инъекциями отдельных клеток. Кроме того, разработанная система позволила нервным клеткам активно вырабатывать белки, участвующие в формировании синапсов, что улучшило электрическую активность нейронов.
В настоящее время ученые совершенствуют свою систему для лечения болезни Паркинсона. Исследователи собираются превратить стволовые клетки в нейроны, синтезирующие дофамин — нейромедиатор, который находится в дефиците у пациентов с синдромом паркинсонизма.