Сотрудники Института биологии и биомедицины ННГУ усовершенствовали конструкцию гидрогелевых матриц для восстановления клеток головного мозга и разработали систему оценки их биосовместимости. В исследовании также участвовали специалисты ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Института биоорганической химии РАН и Сеченовского университета.
В ходе исследования биологи Университета Лобачевского выращивали клетки головного мозга на скаффолдах, построенных из множества наложенных друг на друга решёток по принципу пчелиных сот. По мнению учёных, такая конструкция позволит нейронам лучше закрепляться на скаффолде и при этом обеспечит свободное прорастание нервной ткани и доставку биологических жидкостей. Скаффолды были созданы на основе модифицированной гиалуроновой кислоты — главного компонента внеклеточного матрикса мозга. Она не токсична и совместима с клетками нервной системы.
В состав скаффолда были включены нейротрофические факторы (BDNF, GDNF), белки головного мозга, которые стимулируют рост нейронов и увеличение длины их отростков, повышают выживаемость нервных клеток и поддерживают их активность в условиях стресса. Все это в целом улучшает когнитивные способности и долговременную память.
Метод комплексной оценки клеточных культур и скаффолдов, разработанный нижегородскими учёными, способен повысить эффективность и точность оценки рисков развития патологий, которые могут привести к отторжению трансплантата.
«Для успешного приживления и стимулирования регенеративных процессов нейротрансплантаты должны обладать рядом уникальных физико-химических свойств и особой архитектурой, однако ключевым критерием считается биосовместимость. Нервные клетки должны легко прикрепляться к поверхности скаффолда, формировать отростки и функционировать, а материал скаффолда и продукты его распада при деградации не должны оказывать токсического действия на нервные клетки. Мы протестировали новые конструкты как in vitro с использованием культур клеток головного мозга, так и in vivo на мышах с черепно-мозговой травмой. Результаты исследования показали отсутствие цитотоксичности и высокую биосовместимость скаффолдов для клеток головного мозга. Это открывает многообещающие перспективы в области заместительной терапии», — рассказывает автор исследования, старший научный сотрудник Лаборатории по разработке методов нейропроекции НИИ нейронаук и доцент кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины ННГУ Татьяна Мищенко.
Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
Метод оценки биосовместимости скаффолдов запатентован в 2022 году.