Исследовательская группа из Университета Миннеаполиса и Сент-Пола впервые 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.
Более 300 000 человек в России страдают от травм спинного мозга, однако полностью устранить повреждения и паралич, вызванные травмой, невозможно. Основной проблемой является гибель нервных клеток и неспособность нервных волокон восстанавливаться в месте повреждения. Новое исследование направлено на решение этой проблемы.
Метод заключается в создании уникального каркаса для выращенных в лаборатории органов, который называется органоидным каркасом, с помощью 3D-печати. Затем в эти каналы помещаются регионально специфичные клетки-предшественники спинных нейронов (sNPC), которые получают из взрослых стволовых клеток человека и которые способны делиться и дифференцироваться в определённые типы зрелых клеток.
«Мы используем напечатанные на 3D-принтере каналы каркаса для направления роста стволовых клеток, что обеспечивает рост новых нервных волокон в нужном направлении, — говорит Гебум Хан, автор статьи. — Этот метод позволяет создать систему ретрансляции, которая при размещении в спинном мозге обходит повреждённый участок».
В ходе исследования учёные пересадили каркасы крысам с полностью повреждённым спинным мозгом. Клетки успешно дифференцировались в нейроны и протянули свои нервные волокна в обоих направлениях — рострально (к голове) и каудально (к хвосту), — чтобы сформировать новые связи с существующими нервными цепями организма.
Со временем новые нервные клетки полностью интегрировались в ткань спинного мозга, что привело к значительному функциональному восстановлению у крыс.
«Регенеративная медицина открыла новую эру в исследованиях повреждений спинного мозга, — говорит Энн Парр, профессор нейрохирургии в Университете Миннесоты. — Лаборатория с нетерпением ждёт возможности изучить потенциал наших мини-спинальных мозгов для клинического применения».
Несмотря на то, что исследование находится на начальной стадии, оно даёт надежду людям с травмами спинного мозга. Команда надеется расширить производство и продолжить разработку этой комбинации технологий для будущего клинического применения.
[Фото: McAlpine Research Group, University of Minnesota]