Питтсбургский университет, один из ведущих исследовательских центров США, представил новый метод восстановления лицевого нерва, который может стать прорывом в лечении заболеваний и травм нервной системы.
Зачастую заболевания и травмы лицевого нерва приводят к серьезным последствиям, нарушая способность человека к общению и эмоциональному выражению. Традиционно для восстановления поврежденных нервов используются аутотрансплантаты, которые берутся из других частей тела пациента. Однако этот метод имеет свои недостатки, такие как повреждение донорского участка и вероятность неполного восстановления функций нерва.
В поисках более эффективного решения, биоинженеры из Питтсбургского университета обратились к природе. Они использовали способность стволовых клеток создавать восстанавливающую среду и разработали имплантируемые каналы, которые действуют как мосты для поврежденных нервов. Эти каналы обеспечивают направленное, механическое и биохимическое руководство, способствуя регенерации нервной ткани через большие промежутки.
Эксперименты на крысах показали, что технология соответствует эффективности аутотрансплантатов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Neural Engineering.
«Мы пришли к идее, что клетки знают, что делают, и знают, как создавать ткани. Эти сконструированные ткани оказались более биомиметическими, чем многие другие синтетические каркасы, используемые в тканевой инженерии», — отметила профессор кафедры оральных и черепно-лицевых наук и биоинженерии Фатима Сайед-Пикард, старший автор исследования.
Для восстановления нервов необходимо, чтобы длинные отростки, отходящие от нейронов (аксоны), выросли заново и соединились с соответствующей тканью. Исследователи использовали определенные популяции клеток, такие как клетки нервной поддержки и стволовые клетки, которые вырабатывают биомолекулы, способствующие регенерации нервной ткани.
Чтобы сориентировать растущую ткань, исследователи разработали синтетические тканевые каркасы с бороздками, которые действуют как направляющие для регенерирующих нейронов. Однако вместо того, чтобы создавать каркасы с нуля, ученые позволили клеткам самим создавать свою среду.
Исследователи проверили эту гипотезу на стволовых клетках пульпы зуба (DPSC), которые вырабатывают белки, способствующие росту нервов. После извлечения этих клеток из зубов мудрости взрослого человека, исследователи изготовили резиновые формы с рядами канавок шириной 10 микрометров и покрыли их DPSC. Через несколько дней DPSC создали вокруг себя выровненный внеклеточный матрикс (ECM), образуя тонкие биологические листы. Затем авторы отделили листы от резиновых шаблонов и свернули их в цилиндрические каналы.
В предыдущем исследовании исследователи успешно использовали этот подход для регенерации аксонов раздавленного нерва. В новой работе они стремились устранить более серьезное препятствие — имплантировать каналы для преодоления 5-миллиметрового разрыва в лицевом нерве крыс.
Исследователи имплантировали выровненные кондуиты в щели, образовавшиеся в щечной ветви лицевого нерва. Для сравнения, другая группа крыс получила аутотрансплантаты.
Через двенадцать недель после имплантации авторы оценили результаты с помощью гистологии. Они обнаружили, что клеточные каналы содержат регенерированные аксоны по всей длине, а плотность и количество аксонов аналогичны аутотрансплантатам. В кондуитах преобладали индикаторы развивающихся аксонов.
Для проверки функциональности, исследователи электрически стимулировали нервы на одном конце и измерили движение усов животных на другом. Результаты показали, что движения крыс с имплантированными кондуитами были на одном уровне с движениями крыс с аутотрансплантатами.
Лаборатория Сайеда-Пикарда стремится лучше понять роль ECM и клеток в заживлении. Они планируют использовать эту информацию для улучшения своих технологий. Например, каналы могут помочь не только в стимулировании роста, но и в ослаблении воспаления.
«Мы надеемся, что наши исследования помогут разработать более эффективные методы лечения заболеваний и травм нервной системы», — отметила Фатима Сайед-Пикард.
Литература:
Michelle D Drewry et al, Enhancing facial nerve regeneration with scaffold-free conduits engineered using dental pulp stem cells and their endogenous, aligned extracellular matrix, Journal of Neural Engineering (2024). DOI: 10.1088/1741-2552/ad749d
Запись Питтсбургский университет разработал инновационный метод восстановления лицевого нерва впервые появилась Medical Insider.
