Полимерные нити с блуждающими лекарственными молекулами помогают восстановить спинномозговые кровеносные сосуды и разорванные нейронные отростки.

При травмах позвоночника рвутся нейронные «провода» — длинные отростки-аксоны, по которым нервные клетки передают друг другу электрохимические импульсы. Кроме нейронов, повреждаются кровеносные сосуды, снабжающие нервную ткань кислородом и питательными веществами. Как следствие, мозг теряет связь с конечностями, и наступает паралич, полный или частичный. Теоретически, у нейронов есть молекулярные инструменты, чтобы восстановить отростки, да и кровеносные сосуды тоже могли бы регенерировать. Но на практике по разным причинам этого не происходит, и в месте травмы разрастается соединительная ткань, из-за которой становится ещё труднее восстановить нейронные связи в повреждённом спинном мозге.

Продольный срез через травмированный спинной мозг мыши; красным окрашены аксоны, прорастающие через место травмы. (Фото: Northwestern University)

Но если нейроны сами не могут запустить программу правильного заживления, может, им можно в этом помочь? Нужно найти способ включить определённые сигнальные пути, активирующие нужные гены. Но хотя и сигнальные пути, и нужные гены вполне известны, включить их не так просто. Исследователи не первый год ищут, как это сделать, но больших успехов здесь пока что нет. К примеру, если получается запустить регенерацию нейронных отростков у нейронов, живущих в клеточной культуре, то в экспериментах на настоящем спинном мозге всё заканчивается неудачей.

Одна из причин неудач здесь в том, что лекарственные молекулы не могут взаимодействовать с рецепторами на мембранах клеток. Дело в том, что рецепторы не закреплены жёстко на одном и том же месте, они всё время плавают в мембране, и если речь идёт о нейронных отростках, могут уплыть довольно далеко. Когда в повреждённое место вводят лекарство — какую-нибудь сигнальную молекулу — оно подействует там, где его ввели; но если рецепторы уплывают, то и лекарство должно пойти вслед за ними, а это не всегда получается сделать: сигнальная молекула должна быть достаточно стабильной и способной проходить сквозь межклеточное вещество.

Сотрудники Северо-Западного университета сумели выйти из положения с помощью особого лечебного геля: в место травмы его вводят в жидком виде, но, попав в ткани, он превращается в длинные нити-фибриллы, усаженные лекарственными молекулами. Регенерацию стимулируют обычно сигнальными белками, но здесь исследователи взяли не полные белки, а их фрагменты-пептиды, способные взаимодействовать с нужными клеточными рецепторами — короткие пептиды более стабильны и проще в обращении, чем молекулы белков целиком.

Лекарственные пептиды не сидят на одном месте, а ездят вдоль фибрилл, и в результате они с большей эффективностью взаимодействуют с мобильными рецепторами на нейронах и на других клетках. В статье в Science говорится, что гель с лекарством успешно включал в месте травмы два сигнальных пути: один работал в нейронах, побуждая их отрастить новые отростки-аксоны, второй сигнал заставлял другие клетки активно делиться, чтобы восстановить кровеносные сосуды. Как результат, нейронные отростки восстанавливались и восстанавливали связь через место разрыва. К мышам, которые после спинномозговой травмы не могли двигать задними лапами и которых лечили таким образом, возвращалась подвижность — пусть не полностью, но, так или иначе, задними лапами они снова начинали перебирать, как можно увидеть на этом ролике:

Мыши мышами, но новый нейрозаживляющий гель предстоит испытать на человеческом спинном мозге. Если клинические результаты будут обнадёживающими, можно будет подумать о том, чтобы использовать такой же метод в лечении других болезней, связанных с повреждением и гибелью нейронов.