Склеим нервы наночастицами?

В свежем номере специализированного журнала Nature Nanotechnology появилась появилась статья об интереснейшем и, как это часто бывает, случайном открытии д-ра Джи-Син Ченга (Ji-Xin Cheng) из Университета Пердью (Purdue University in West Lafayette) в Индианополисе. Ученый экспериментировал с традиционными нано-объектами — полыми мини-сферами из полиэтиленгликоля (PEG). Эти шарики, размером в 100 раз меньше красных кровяных телец уже много лет используют для доставки лекарств к пораженным органам и тканям.

Джи-Син Ченг впрыскивал эти PEG- сферы парализованным крысам, с разорванным спинным мозгом. Как обычно в такого рода экспериментах — одним зверькам вводили шарики с лекарством, другим — пустые, так называемые «контрольные». Каково же было удивление ученого, когда на свои лапы встали и пошли крысы, получившие как раз «пустую» инъекцию! Получалось, что лекарством стал сам «нанотранспорт».  «Удивительно, — говорит д-р Ченг, — но обследование показало: наносферы буквально склеили разорванные нервы спинного мозга и привели тем самым к регенерации пораженных участков. Странно, что этот эффект за 30 лет никто не обнаружил…»

Ученый считает, что неожиданный результат, полученный на крысах, будет «работать» и при лечении парализованных людей. «Возможно, склеенные нервы спинного мозга снова начнут проводить нервные сигналы», — надеется Ченг, поставивший задачей разработать соответствующую медицинскую технологию за несколько лет.

Пошив… нервов

Человеческие нервы можно не только трепать и тратить, их, как выяснилось, можно ещё и заменять. Об одном из вариантов  такой технологии сообщила недавно популярная газета Daily Mail. Как следует из статьи, американские специалисты по программе, финансируемой Пентагоном для ветеранов Ирака и Афганистана, разрабатывают ныне искусственные «кибер-нервы» для ампутированных конечностей. По замыслу разработчиков они позволят инвалидам почувствовать через протез забытое тепло от чашки кофе или рукопожатие друга.

Искусственные нервы производят на основе революционного материала Pedot, через который электрические импульсы проходят на порядок быстрее, чем через металлы. Главное же фантастическое свойство Pedot заключается в том, что введение в организм его волокон способствует… образованию новых нервных клеток.

На первой стадии исследования волокна Pedot были привиты на отрезанную ногу крысы. Несколько нервных окончаний успешно соединили с волокнами инновационного материала. А на втором этапе — после 114 дней — кровеносные сосуды и нервные окончания выросли и оживили мышцы крысы. Подопытное животное вновь могло ощущать тепло и холод, сообщают ученые.

Через три года исследователи надеются перейти к испытаниям материала на людях: сшить волокна Pedot с нервными окончаниями, разорванными вследствие ампутации  ноги или руки. Другой конец волокон будет закреплен в протезах со встроенными в них датчиками электрических импульсов.

По химической команде

Несколько другой вариант решения той же проблемы предлагают нейробиологи из Каролинского института и Центра органической электроники Университета Линчёпинга (Швеция). В последнем номере Nature Materials рассказывается об их передовой разработке: создан пластик, который в ответ на электрические импульсы выделяет те же химические вещества, что и нервные клетки при передаче сигналов.

То есть шведские ученые пошли революционным путем, отказавшись от «столбового» пути электронного протезирования, основанного на передаче в протезы электросигналов.

Передача искусственным конечностям «химических» сигналов вместо электрических может привести к более тонкому и быстрому управлению протезами. Ведь нейромедиаторы — вещества, специфические для нейронов — раздражают только клетки с особыми рецепторами, в отличие от электроимпульсов, воздействующих сразу на все клетки. Точность передачи сигналов от нашего мозга всем конечностям основана на многообразии и специфичности этих «командных веществ» для каждого реципиента.

При этом нарушение баланса нейромедиаторов в организме приводит к тому, что сигналы к некоторым органам и частям тела начинают проходить со сбоями. Например, при повышенном отмирании клеток, производящих нейромедиатор дофамин — страдают нейронные сети, обеспечивающие, в том числе, и координацию движений. Развивается известная болезнь Паркинсона: дрожь конечностей, затруднения в обычных движениях.

Шведским первопроходцам удалось создать пластик для искусственных нервов, который, не отторгаясь организмом, выделяет нейромедиаторы под действием очень слабых электросигналов, не стимулирующих соседние клетки. При этом передача «химических команд» протезу контролируется автоматикой. 

Если размер аппаратных средств удастся уменьшить, то подобную систему можно будет применить и для возвращения слуха полностью глухим людям, вживляя «нервный пластик» в область внутреннего уха.

В пресс-релизе Каролинского института говорится также о новых возможностях, которые открывает технология для помощи больным, у которых дисбаланс нейромедиаторов невозможно исправить с помощью лекарств. Например, страдающим от болезни Паркинсона и эпилепсии.

Напыление …кожи

Учёные из американской компании Avita Medical приступили в конце ноября к клиническим испытаниям инновационного продукта под названием ReCel. Это аэрозольные баллончики, из которых людям можно напылить…новую кожу.

Традиционной медицинской практикой сегодня  является пересадка собственной кожи с других участков тела или донорской кожи. Первый вариант —  весьма болезненный и неприменим при необходимости обширной пересадки. Во втором — нередко происходит отторжение чужеродных тканей.

Сегодня, правда, идут работы и над третьим вариантом — полностью искусственными  заменителями кожи. Но здесь пока многовато проблем: разработанные образцы кожи не всегда приживаются. Есть ещё технология, позволяющая выращивать кожу из собственного клеточного материала на искусственном каркасе. Но этот процесс занимает несколько недель, что зачастую неприемлемо в клинической практике.

Биологи из Avita Medical придумали некий средний вариант пересадки: более естественный, чем прежние заменители кожи, но при этом гораздо более быстрый, чем выращивание кожи на каркасе. Сперва с небольшого участка тела пациента снимается верхний слой кожи толщиной 0,15 миллиметра (обнажённый участок выглядит как лёгкий ожог с небольшим количеством сукровицы). Затем собранный материал растворяют в ферменте трипсине, извлекая из него кератиноциты и меланоциты, от которых зависят натуральные цвет текстура кожного покрова.

На основе полученного клеточного материала создаётся суспензия, которую напыляют на пораженный участок кожи. Клетки начинают делиться и постепенно заполняют пространство. Вся процедура занимает около получаса и её нужно повторять затем несколько раз. Напыляемая кожа закрывает пораженное пространство за считанные дни. Последовательным напылением всего за неделю прямо на теле человека можно вырастить несколько совершенно естественных на вид внешних слоёв новой кожи.

Важно, что такая технология почти не оставляет рубцов и шрамов, в отличие от прямой пересадки.

Сообщается, что в декабре инновация будет опробована на 106 пациентов с ожогами второй степени. Эксперименты продолжаться в 2010 году и, в случае положительного клинически достоверного результата, напыление кожи «пойдет в мир». Сначала - в армейские госпитали США, а после и на «гражданку».

Искусственное мясо из естественной заготовки

Ученые из Университета Эйндховена (Нидерланды) сделали шаг, приближающий человечество к производству рукотворного мяса — давней мечте прав защитников прав животных.

О сосисках и колбасе «in vitro» говорить пока рано, однако налицо первый лабораторный «стейк», который сами исследователи называют «сырой свининой».

Что было сделано? Из мышечной ткани живой свиньи ученые выделили клетки и смешали их с другими ингредиентами животного происхождения. Клетки размножились и превратились в пресловутый «стейк». Осталось только придумать, как превратить его в полноценное мясо.

«Сегодня мы имеем нечто, что можно назвать «истощённой мышечной тканью», — говорит голландский физиолог, профессор Марк Пост. — Нам необходимо улучшить её — натренировать и растянуть. Рано или поздно нам это удастся. Если получится еще и придать ему вкус мяса, — то люди совершенно точно будут это покупать», — заявляет профессор Пост. При этом он уточняет, превращение «лабораторного мяса» в коммерческий продукт уйдет ещё лет пять.

Проект спонсирует голландское правительство и крупная сосисочная фирма, за  экспериментом внимательно наблюдают вегетарианцы и экологи, озабоченные ростом выброса в атмосферу «животноводческого» метана.

Правда, от проекта не в восторге борцы за натуральные пищевые продукты. Например, британский принц Чарльз заметил, что люди сами создают себе проблемы, относясь к пище, как к «легкодоступному предмету потребления, а не драгоценному дару природы».