Полимерный гель вернул свиньям способность ходить после перерезки спинного мозга

Травмы спинного мозга у млекопитающих почти всегда приводят к необратимому параличу. Когда длинные отростки нервных клеток разрываются, организм быстро формирует на месте повреждения плотный рубец. Он механически блокирует прохождение электрических сигналов, связь головного мозга с конечностями прерывается.

Десятилетиями медицина пытается заставить нервную ткань расти заново через рубцы с помощью стволовых клеток или стимулирующих препаратов, но процесс занимает много месяцев и часто заканчивается неудачей. Альтернативный подход — нейрочипы — передают сигналы в обход травмы, однако сама ткань не заживает, а операция сложна.

Природа подсказала решение

Некоторые беспозвоночные, например миноги, умеют восстанавливать перерезанные нервы иначе: их отростки физически находят друг друга и сливаются, мгновенно возвращая проводимость. Учёные из НИИ скорой помощи имени Склифосовского решили скопировать этот механизм. Они создали фьюзогенный материал на основе полиэтиленгликоля и хитозана — полимер, способный склеивать разорванные мембраны нервных клеток до того, как они погибнут и покроются рубцом.

Анатомия спинного мозга и реакция на травмы у свиней очень близки к человеческим, поэтому авторы работы выбрали именно этих животных для эксперимента. Результаты опубликованы в журнале PLOS One.

Результат: полное восстановление за два месяца

В ходе эксперимента пяти свиньям под наркозом полностью перерезали спинной мозг. Трём особям на место разреза сразу нанесли полимерный гель, а позвонки зафиксировали металлическими винтами и стержнями. Две свиньи из контрольной группы получили только фиксацию позвоночника без геля. Всем животным после операции делали массаж ног и электрическую стимуляцию мышц.

Разница проявилась быстро. У свиней с гелем чувствительность кожи восстановилась уже на второй день. На пятые сутки они начали контролировать мочевой пузырь. Через 60 дней все три особи уверенно стояли и ходили на четырёх лапах. Обе свиньи контрольной группы остались парализованными.

Микроскопический анализ тканей подтвердил механизм: в спинном мозге пролеченных животных обнаружились плотные нервные волокна, пересекающие линию разреза, тогда как в контрольной группе были массивные рубцы, кисты и погибшие нервы. Возвращение подвижности произошло именно за счёт экстренного слияния нервов под действием геля, а не за счёт естественной регенерации, которая заняла бы гораздо больше времени.

Ограничения и перспективы

У нового метода есть жёсткие ограничения. Во-первых, спинной мозг повреждали хирургическим разрезом — в реальных травмах он сминается и рвётся хаотично, склеить такие повреждения будет сложнее. Во-вторых, полимер эффективен только в первые часы, пока не сформировался рубец. Тем не менее, доказанный на свиньях результат подтверждает, что фьюзогенная терапия способна работать на крупных млекопитающих.

До клинических испытаний на людях предстоит долгий путь. При успешном развитии технология может лечь в основу принципиально новой экстренной медицины: врачи смогут вводить полимер пострадавшим прямо на месте катастрофы, спасая нейронные связи до прибытия в операционную.