Нанобиоматериал ускоряет рост нейронов у мышей с травмами спинного мозга

Исследователи из отделения ортопедии больницы Тунцзи при Университете Тунцзи в Шанхае успешно использовали нанобиоматериал под названием слоистый двойной гидроксид (ЛДГ) для ингибирования воспалительной среды вокруг травм спинного мозга у мышей, ускоряя регенерацию нейронов и реконструкцию нейронной цепи у мышей. позвоночник.

Исследователи также смогли определить основной генетический механизм, посредством которого работает ЛДГ. Это понимание должно позволить дальнейшую модификацию терапии, которая в сочетании с другими элементами может, наконец, создать комплексную, клинически применимую систему облегчения травм спинного мозга у людей.

Исследование появилось в журнале Американского химического общества ACS Nano 2 февраля.

Эффективного лечения травм спинного мозга, которые всегда сопровождаются гибелью нейронов, разрывом аксонов или нервных волокон, воспалением, не существует.

Несмотря на то, что организм продолжает генерировать новые нервные стволовые клетки, это воспалительное микроокружение (непосредственное, мелкомасштабное состояние в месте повреждения) серьезно препятствует регенерации нейронов и аксонов. Хуже того, длительная активация иммунных клеток в этой области также приводит к вторичным поражениям нервной системы, что, в свою очередь, препятствует дифференцировке стволовых клеток в новые типы клеток.

Если этот агрессивный иммунный ответ в месте повреждения можно смягчить, существует вероятность того, что нервные стволовые клетки начнут дифференцироваться и произойдет регенерация нервов.

В последние годы было разработано множество новых нанобиоматериалов — природных или синтетических материалов, которые взаимодействуют с биологическими системами — для содействия активации нервных стволовых клеток, а также их мобилизации и дифференциации. Некоторые из этих «нанокомпозитов» способны доставлять лекарства к месту повреждения и ускорять регенерацию нейронов.

Эти нанокомпозиты особенно привлекательны для лечения спинного мозга из-за их низкой токсичности. Однако немногие обладают способностью ингибировать или смягчать иммунную реакцию в месте заражения и поэтому не решают основную проблему. Более того, основные механизмы их работы остаются неясными.

Нанослойный двойной гидроксид (ЛДГ) представляет собой разновидность глины со многими интересными биологическими свойствами, имеющими отношение к травмам спинного мозга, включая хорошую биосовместимость (способность избегать отторжения организмом), безопасную биодеградацию (расщепление и удаление молекул после нанесения) и отличные противовоспалительная способность.

ЛДГ уже широко изучалась в биомедицинской инженерии в отношении регуляции иммунного ответа, но главным образом в области противоопухолевой терапии.

«Эти свойства сделали ЛДГ действительно многообещающим кандидатом для создания гораздо более благоприятной микросреды для восстановления после травм спинного мозга», — говорит Ронгронг Чжу из отделения ортопедии больницы Тунцзи, первый автор исследования.

Под руководством Лиминга Ченга, автора исследования, исследовательская группа трансплантировала ЛДГ в место повреждения мышей и обнаружила, что нанобиоматериал значительно ускорил миграцию нервных стволовых клеток, нервную дифференцировку, активацию каналов возбуждения нейронов и индукцию. активации потенциала действия (нервного импульса).

Мыши также продемонстрировали значительно улучшенное двигательное поведение по сравнению с контрольной группой мышей. Кроме того, когда ЛДГ сочетался с нейротрофином-3 (NT3), белком, который стимулирует рост и дифференцировку новых нейронов, у мышей наблюдался даже лучший эффект восстановления, чем у ЛДГ в отдельности. По сути, NT3 стимулирует развитие нейронов, в то время как ЛДГ создает среду, в которой это развитие может процветать.

Затем с помощью транскрипционного профилирования или анализа экспрессии тысяч генов одновременно исследователи смогли определить, как ЛДГ оказывает свою помощь.

Они обнаружили, что как только ЛДГ прикрепляется к клеточным мембранам, она провоцирует большую активацию гена «рецептора трансформирующего фактора роста-β» (TGFBR2), уменьшая выработку лейкоцитов, которые усиливают воспаление, и увеличивая выработку лейкоцитов. которые подавляют воспаление.

При применении химического вещества, ингибирующего TGFBR2, они обнаружили, что положительный эффект был обращен вспять.

Понимание того, как ЛДГ оказывает эти эффекты, теперь должно позволить исследователям настроить терапию, чтобы повысить ее эффективность и, наконец, создать комплексную терапевтическую систему для травм спинного мозга, сочетающую эти биоматериалы с нейротрофическими факторами, такими как NT3, которые можно использовать в клиническом применении. на людях.

Источник

Источник: https://genesisnanotech.wordpress.com/2021/03/24/nanobiomaterial-boosts-neuronal-growth-in-mice-with-spinal-cord-injuries/