Новый метод лечения, который разработали ученые из Северо-западного университета и Исследовательской лаборатории ВВС США, направлен на заживление травм спинного мозга с помощью специальных «танцующих» молекул.
Наблюдая за ними с помощью рентгеноструктурного анализа, исследователи обнаружили, что они способны объединяться в волокна, как бы «танцуя» вокруг спинного мозга. Также можно изменять их химическую структуру и тем самым управлять процессом восстановления поврежденных нервных волокон в спинном мозге. Статья опубликована в журнале Science.
Каждый год от травм позвоночника, нередко приводящих к параличам, страдают сотни тысяч человек. В течение десятилетий ученые искали работающее лекарство для подобных травм. Одни пытаются запустить на месте повреждения синтез полноценных олигодендроцитов, другие «сшивают» раны мозга генно-модифицированными астроцитами, третьи ускоряют восстановление разрушенных нервных связей с помощью интерфейсов «мозг-компьютер», четвертые используют нейромодуляцию.
Один из возможных вариантов разработали и протестировали на мышах еще в прошлом году ученые из группы Саймона Стаппа в Аргоннской национальной лаборатории. Ученые вводили животным инъекцию из синтетических молекул, похожих на те, что участвуют в восстановлении нервных клеток естественным образом. Эксперименты показали, что паралич при одной лишь инъекции почти полностью регрессирует. Но только сейчас стало известно, что именно происходит на молекулярном уровне.
Для того, чтобы «заглянуть» в мир молекул, ученые воспользовались рентгеноструктурным анализом, проведенном на Расширенном источнике фотонов (APS). Это высокоэнергетический рентгеновский источник света на основе накопительного кольца, который за счет высоких энергий позволяет исследовать с большим разрешением строение и «поведение» короткоживущих молекул.
Оказалось, что введенные в жидком состоянии, внутри спинного мозга молекулы собирались в ткани очень маленького размера – наноткани – и окружали поврежденные участки спинного мозга. В таком положении они вызывали клеточный ответ, приводящий к восстановлению нервных клеток.
Оказалось, что молекулы, которые больше всего «танцевали», то есть активно двигались, с большей вероятностью контактировали с клетками спинного мозга с помощью рецепторных комплексов. Именно они активировали восстанавливающие процессы в нервных тканях. Зная структуру молекулы и ее химические свойства, исследователи смогли изменять их «танцы» прямо на месте, таким образом увеличивая количество связывающихся с нанотканями клеток и делая лечение более эффективным.
Новое лекарство с помощью всего одной дозы вылечило паралич у мышей через четыре недели. Если результаты на людях окажутся схожими, то пациенты с серьезными травмами позвоночника имеют высокие шансы снова начать ходить. Подобные методы работы с рентгеновскими лучами и Расширенным источником фотонов могут также пригодиться и для разработки других лекарств по похожей технологии.
Текст: Мария Глушанина