Новая технология, позволившая вернуть зрение слепым хомякам, дает надежду на то, что люди с поврежденным в результате травмы или болезни зрительным нервом снова смогут видеть.

Ученым удалось частично восстановить зрение слепым хомякам, у которых был поврежден зрительный нерв. Введенные в область разорванного участка нерва синтетические наночастицы самостоятельно образуют каркас, который способствует росту нервных клеток и зарастанию разрыва. Исследование опубликовано на прошлой неделе в online-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

Субстанция SAPNS, разработанная учеными, содержит частицы размером в несколько нанометров, способные объединяться в волокна и образовывать сеть. В контакте с живыми клетками эта сетка хорошо имитирует соединительную ткань – естественный каркас для клеток в организме. Сеть позволяет аксонам расти в нужном направлении и восстанавливать межклеточные контакты.

Аксоны – это длинные отростки нейронов, служащие линией передачи информации. Соединения между аксонами и клетками необходимы, чтобы сигнал, пройдя по аксону, мог передаться следующей нервной клетке. Зрительный нерв - это пучок из огромного количества аксонов, идущих от глаза к зрительной коре головного мозга, и передающие в мозг информацию об увиденном.

Зрительный нерв может быть порван в результате травмы головы, полученной человеком, например, в автокатастрофе. Также зрительный нерв может быть поврежден вследствие глаукомы, когда избыточное давление в глазном яблоке вызывает разрушение тканей с задней стороны глаза. Нервные волокна отделяются друг от друга, что является причиной резкого падения зрения. Чтобы восстановить нерв, аксоны можно заставить расти под действием так называемых факторов роста - специальных регуляторных молекул, но в большинстве случаев аксоны не способны вырасти настолько, чтобы перекрыть такие большие промежутки, какие обычно возникают при разрыве нерва.

Чтобы преодолеть это ограничение, группа ученых из Гонконга под руководством Эллис-Бенке разработала новый биоматериал SAPNS, образующий волокна и выполняющий функцию опоры для клеток. Размер волокон соответствует размеру углеводов и белков на поверхности порванных аксонов.

Эксперименты по проверке воздействия материала на регенерацию нерва были проведены на молодых и взрослых слепых хомяках с перерезанным зрительным нервом. SAPNS вводился сразу после операции по рассечению нерва. Через 24 часа после введения субстанции у всех животных были обнаружены признаки заживления. Через 6 недель у взрослых хомяков зрение восстановилось: зрительный нерв регенерировал на 40-80 % по сравнению со здоровым животным. Хомяки видели достаточно хорошо, чтобы находить пищу и совершать обычные для них движения. Удивительно, что нерв взрослых животных восстанавливался почти так же хорошо, как у молодых особей.

Микрофотография среза мозга хомяка. Нерв ассоциирован с каркасом из синтетических волокон. Зеленым показаны растущие аксоны.

По оценкам специалистов из Массачусетского Технологического Института в зрительном нерве хомяка восстановилось 30000 аксонов. Это колоссальный успех по сравнению с применением факторов роста, когда число сросшихся аксонов оказывается порядка 30.

Всё еще неясно до конца, как работает SAPNS. По одной версии вещество этого биоматериала провоцирует миграцию клеток мозга в область повреждения. Другая версия предполагает, что образующиеся волокна стягивают разорванные концы и промежуток между ними сокращается. К тому же непонятно, как субстанция будет действовать на неровные естественные разрывы или через некоторый промежуток времени после травмы, когда успеет образоваться рубец.

Так или иначе, на данный момент SAPNS проявляет наилучшие свойства среди биоматериалов, применяемых для заживления повреждений ткани. Он является биодеградируемым и рассасывается через 6 недель после введения, расходуясь окружающей тканью в качестве строительного материала, или выводится из организма через почки.

Если эта технология сможет быть применена для регенерации нервов человека, когда-нибудь станет возможным восстанавливать сенсорные и двигательные функции у пациентов с повреждениями головного и спинного мозга. Биоматериал поможет заживлению ран после хирургических операций на мозге. Станет возможным восстановление речи у людей, потерявших способность говорить, лечение паралича и других неизлечимых сейчас заболеваний нервной системы.

Источники MSNBC и New Scientist

М.Ахманова