В результате исследования, проведенного под эгидой Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (США), удалось создать новую методику выращивания нервной ткани, пригодной для трансплантации в мозг. Ученые использовали микроскопические полимерные трехмерные каркасы (скаффолды), на которых выращивали нейроны, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Результаты своей работы они опубликовали в научном журнале Nature Communications.

Такие широко известные патологии, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, относятся к обширной группе нейродегенеративных заболеваний. И хотя в основе их развития лежат разные причины, общим для них является гибель нервных клеток — нейронов. На начальных стадиях развития с этими болезнями можно бороться медикаментозными средствами, но на поздних стадиях, когда количество погибших нервных клеток достигает критической величины, радикальным лечением могла бы стать трансплантация нейронов. Разработанная в последние годы методика получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иСК) позволяет получать из клеток кожи практически любой другой тип клеток. Это открывает широкие перспективы для искусственного создания тканей и даже целых органов. Данная область медицины получила название тканевой инженерии. При этом можно использовать собственные клетки пациента, что минимизирует риск отторжения трансплантата иммунной системой организма.

Однако возможность получения любого типа клеток еще не означает возможность создания любой ткани. Дело в том, что ткани и органы состоят из разных типов клеток, которые расположены в определенном порядке друг относительно друга. Кроме того, пространство между клетками заполнено межклеточным веществом, создающим своеобразный каркас, удерживающий клетки в пространстве.

Предыдущие попытки трансплантации нейронов в мозг в виде раствора отдельных клеток оказались неудачными. Поэтому ученые решили вырастить в искусственных условиях небольшие фрагменты нервной ткани. Для этого они создали нечто вроде микроскопического каркаса из полимеров, в который поместили нервные стволовые клетки. Каркас представляет собой подобие губки.

Основной сложностью оказалась подборка правильного размера пор. Если поры были слишком малы, то нервные клетки физически не помещались между ними, а если слишком велики, то нейроны оказывались настолько далеко друг от друга, что не могли найти друг друга и образовать нервную сеть. В итоге подобрав правильные размеры пор, ученые смогли вырастить нормально функционирующую ткань.

Опыты по трансплантации такой нервной ткани, созданной из человеческих стволовых клеток, в мозг мышей оказались успешными. Выживаемость нейронов, выращенных на полимерном каркасе, после трансплантации была в 40 раз выше, чем выживаемость нейронов при их введении в мозг в виде раствора отдельных клеток.

Теперь авторы планируют модифицировать методику, для того чтобы выращивать нейроны, вырабатывающие дофамин. Именно этот подтип нервных клеток гибнет при болезни Паркинсона. Разработка этой методики откроет реальные перспективы для лечения людей, страдающих от этого заболевания.