Везикулы вместо стволовых клеток для нейрорегенерации
12 декабря 2022 года пресс-центр Южного федерального университета (ЮФУ) рассказал о новейшей разработке отечественных ученых совместно с коллегами из Белоруссии, которая заключается в восстановлении поврежденных периферических нервов с помощью специальных внеклеточных везикул, заметно повышающих уровень регенеративных процессов и способствующих быстрому восстановлению функций поврежденной конечности. В научной работе принимали участие ученые из лаборатории «Молекулярная нейробиология» Академии биологии и биотехнологий Д.И. Ивановского ЮФУ, Ростовского государственного медицинского университета, МГУ имени Ломоносова и Национальной Академии Наук Белоруссии. Исследование было опубликовано в научном издании Journal of Molecular Science.
Важно и для детей, и для взрослых
Повреждение периферических нервов остается серьезной проблемой для медицины, однако на настоящее время не существует эффективного метода лечения этой патологии. Наиболее ярким примером этой проблемы является неонатальный паралич плечевого сплетения (НППП), который нередко возникает у новорожденных в результате растяжения нервов плечевого сплетения при рождении или во время перинатального периода. Распространенность патологии составляет от 0,1 до 8,1 на 1000 новорожденных во всем мире.
В целом на долю поражений периферической нервной системы (ПНС) по разным оценкам приходится 5-10% общей заболеваемости населения, а в структуре неврологических патологий составляет 48-52%, занимая при этом первое место по степени потери трудоспособности.
Возможности лечения
Многие слышали о перспективном направлении в регенеративной медицине, которое заключается в применении стволовых клеток. Однако появляются другие подходы. Недавно из стволовых клеток мезенхимы (не специализированной зародышевой соединительной ткани), были получены специальные внеклеточные мембранные пузырьки (везикулы), которые обладают регенеративным потенциалом. Эти мембранные пузырьки, в частности, можно использовать для ускорения заживления нервов после повреждения.
Дизайн проекта
Научная работа заключалась в производстве и тестировании на лабораторных крысах коллагенового гелевого препараат, содержащего внеклеточные везикулы для восстановления травмированных периферических нервов. Внеклеточные везикулы были получены в лаборатории клеточных технологий Научного центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И.Кулакова под руководством д.б.н. Дениса Силачева.
«В качестве модели исследования выступало передавливание седалищного нерва у крыс с последующим наложением содержащего везикулы геля на поврежденный участок. Достоверный эффект достигался спустя 30 дней по основным параметрам, и через 15 дней – по молекулярным индикаторам восстановительных процессов. Мы предполагаем, что использованный нами подход имеет терапевтический потенциал для лечения острых повреждений периферической нервной системы и, после разработки схемы его повторных применений и контроля возможных побочных эффектов, может рассматриваться как кандидат для преклинических испытаний», – рассказал старший научный сотрудник лаборатории "Молекулярная нейробиология" АБиБ ЮФУ Андрей Хайтин.
Научная проблема
Исследователи объяснили, что для более детального анализа механизмов нейропротекции необходимы дополнительные исследования. Поскольку действие одной аппликации препарата ограниченно во времени, сейчас разрабатывается методика его повторных наложений, а также подходов к учету возможных побочных эффектов компонентов препарата.
«Необходима дальнейшая оценка комплекса биологически активных веществ выделяемых клетками вовне с помощью протеомного и микроРНК-анализа для выявления молекул способных повышать жизнеспособность нервных волокон в неблагоприятных условиях. Эти знания позволят создать модифицированные внеклеточные везикулы, которые могут улучшить терапевтический эффект, и позволят перейти к преклиническим испытаниям», – дополнил Хайтин.
Перспективные результаты
Результаты проведенного исследования показали, что обработка поврежденного нерва гелевым препаратом, содержащим внеклеточные везикулы, заметно повышала уровень белков-индикаторов регенеративных процессов, снижая атрофические изменения поврежденной конечности примерно в два раза и способствуя более быстрому восстановлению функций поврежденной конечности.
Изменение диаметра мышечных волокон икроножной мышцы поврежденной конечности через 30 дней после передавливания седалищного нерва. (а) Вид мышечных волокон через 30 дней после передавливания седалищного нерва нанесения коллагенового геля и подготовки везикул коллагеном через 1 час после травмы. Окраска гематоксилином и эозином. Масштаб: 100 мкм. (б) — изменение диаметра мышечных волокон икроножной мышцы через 30 сут после раздавливания седалищного нерва, аппликации коллагенового геля и коллагеновой подготовки везикул через час после травмы, мм.
