Австралійські вчені представили гідрогель, який може допомогти у розробленні нового лікування хвороби Паркінсона. Він покликаний допомогти прижитися імплантованим у мозок нервовим клітинам, слугуючи їм фізичною та хімічною опорою. Життєздатність ідеї наразі показана в дослідах на лабораторних мишах, результати яких оприлюднені в журналі Advanced Functional Materials.
Один з авторів наукової статті тримає в руках розроблений ними гідрогель. Jamie Kidston/ANU
Чому саме на гідрогелі зосередилися?
Хвороба Паркінсона — це розлад нервової системи, за якого в головному мозку масово гинуть нейрони, відповідальні за вироблення дофаміну. Ця сполука відіграє важливу роль у комунікації нервових клітин, тому її нестача сильно відбивається на здоров'ї хворих. Найчастіше хвороба Паркінсона проявляється руховими порушеннями, зокрема тремтінням кінцівок, напруженістю м'язів, сповільненими рухами. На більш пізніх стадіях хвороба також може проявитися деменцією. Точні причини та способи виліковування від недуги наразі залишаються нез'ясованими, але вчені активно працюють над тим, щоб це змінити. Зокрема, деякі досліди вказували, що відновити моторні функції пацієнтів можна шляхом імплантації нейронів, які виробляють дофамін, отриманих через перепрограмування стовбурових клітин. Але однією з невирішених проблем цього підходу є відносно погана виживаність клітин після їх перенесення до мозку. Вчені з Мельбурнського університету зосередилися у своїй роботі на способах покращення приживання нейронів та запропонували власний варіант.
Що пропонують науковці?
На думку авторів, допомогти нейронам на новому місці може гідрогель, введений разом із ними. Він може слугувати таким собі позаклітинним матриксом, який забезпечує клітинам потрібну на перших порах фізичну та хімічну підтримку.
Тож вони створили гідрогель, основу якого склали молекули білка ламініну. Завдяки цьому гель набув властивостей для зручного використання. Так, у звичайному стані субстанція має щільну структуру, що може слугувати надійною опорою для навколишніх клітин. Однак, якщо до речовини застосувати силу, наприклад, потрясти нею, то вона перетворюється на рідину через роз'єднання ланцюгів білкових структур гідрогелю. Так її легко можна ввести у мозкові тканини через тонку голку. А як тільки гідрогель опиниться на потрібному місці, його молекули знову зчепляться і він стане щільним. Водночас хімічну підтримку клітин гелева речовина здійснює завдяки присутності в ній білка GDNF, що сприяє зростанню нейронів.
Як це спрацювало в дослідах?
Науковці випробували свою ідею в дослідах на мишах, яким спочатку ввели у мозок нейротоксин, що пошкоджує відповідальні за продукцію дофаміну нейрони. Так у тварин викликали стан, подібний до хвороби Паркінсона у людей. Через місяць після цього мишам у мозок ввели клітини-попередники нейронів разом із гідрогелем або без нього.
Зрештою через кілька місяців тварини, яким внесли клітини разом із гідрогелем, продемонстрували суттєве покращення рухових функцій, у порівнянні з мишами, що їм ввели самі клітини. Обстеження їхнього мозку показало, що причина збільшенні у 2,7 раза кількості нейронів, що виробляють дофамін.
Це дослідження на живих тваринах вказує, що гідрогель може сприяти кращому виживанню нейронів при їх імплантації пацієнтам із хворобою Паркінсона, тож автори планують в майбутньому провести досліди на людях. Вони сподіваються, що їхня розробка може допомогти також хворим із іншими станами, при яких спостерігається загибель нейронів, наприклад, після інсульту.
Минулого року американські вчені теж представили гідрогель для мозку. Його функція так само полягає у забезпеченні підтримки нервових клітин, а також сприянні регенерації та запобіганні рубцюванню після серйозних травм.