​Мозг - самый сложный и малоизученный орган. Малейшее нарушение в нем способно вывести из строя всего человека, выключить сознание. Можно ли создать "протез" для поврежденного мозга? Современной медицине такая задача пока не под силу, но кое-что сделать в этом направлении ученые уже пытаются.

Искусственная память
Нашими воспоминаниями управляет отдел мозга под названием гиппокамп. Если он поврежден, то человек не в состоянии надолго запоминать информацию. Гиппокампу угрожают не только травмы, но и различные неврологические расстройства, например при эпилепсии, депрессии, болезни Альцгеймера.

С 2012 года группа американских ученых под руководством Теодора Бергера (Theodore Berger) разрабатывает устройство, заменяющее поврежденную часть гиппокампа. Это чип с двумя наборами электродов, записывающий краткосрочные воспоминания. С помощью первого набора электродов электрические импульсы из гиппокампа поступают на чип, а оттуда пересылаются на компьютер. Тот преобразует данные в долгосрочные воспоминания и отправляет на второй набор электродов, вживленный в здоровую часть гиппокампа.

Искусственный гиппокамп испытали на крысах. Животным вводили вещество, нарушающее работу долговременной памяти, затем подключали чип и проверяли способность запоминать информацию. Имплантаты продемонстрировали свою эффективность. По сообщениям группы Бергера, подобные опыты проводились на обезьянах и даже на пациентах с эпилепсией. Конечно, в человеческом мозге слишком много нейронов и связей между ними, поэтому о лечении людей говорить еще рано. Тем не менее ученые намерены вывести имплантат на рынок, для чего создали стартап Kernel, который возглавил Бергер.

Спасительный каркас
Из-за травм и болезней связи в нейронных сетях рвутся, и функции, которые выполняли поврежденные участки мозга, утрачиваются. В некоторых случаях организм способен сам восстановить связи между нейронами, ему только нужен каркас, на котором вырастут новые ткани.

Естественным каркасом для роста тканей в организме служит внеклеточный матрикс. Также он выступает барьером между клетками и кровью, хранит биологически активные молекулы, вырабатываемые содержащимися в нем клетками, обеспечивает приток питательных веществ и кислорода к клеткам и удаляет продукты жизнедеятельности. Сбой в функционировании внеклеточного матрикса приводит к нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезни Альцгеймера и Паркинсона, различным формам деменции. Новый каркас мог бы облегчить состояние больного и даже его вылечить.

Создать протез внеклеточного матрикса для мозга решили врачи из Первого МГМУ имени И. М. Сеченова и Национального медицинского исследовательского центра здоровья детей вместе с физиками из Института фотонных технологий ФНИЦ "Кристаллография и фотоника". Проект поддержал Российский научный фонд.

"Цикл наших исследований посвящен разработке трехмерных искусственных материалов, аналогов внеклеточного матрикса из полимеров. Они повторяют механические свойства головного мозга, поддерживают рост и процессы новообразования клеток. Создаваемые конструкции смогут имитировать утраченный межклеточный матрикс нервной ткани и способствовать ее восстановлению", - рассказывает Петр Тимашев, ведущий научный сотрудник Института фотонных технологий, директор Института регенеративной медицины Первого МГМУ имени И. М. Сеченова, лауреат премии правительства Москвы.

Трансплантат уже проходит клинические испытания на лабораторных животных. Ученые взяли ткань мозга мышки и пересадили на полимерную матрицу, имитирующую внеклеточный матрикс. Когда ткани наросли на матрицу, исследователи убедились в том, что нейроны обмениваются электрохимическими импульсами. То есть находящиеся в тканях нейротрансмиттеры - вещества, передающие электрохимические импульсы между нейронами, - успешно выполняют свою функцию.

Сейчас авторы разработки намерены оценить, как "протез" рассасывается внутри живого организма, когда ткани выросли и перестроились. Кроме того, биологам предстоит изучить реакцию окружающих тканей на имплантируемые конструкции, предотвратить отторжение матрикса.

Искусственный внеклеточный матрикс пригодится не только для мозга, но и для восстановления целостности тканей опорно-двигательного аппарата, эпителиальных выстилок, например, в уретре, ЖКТ, а также при повреждениях кожи. Для реконструктивной хирургии ученые разрабатывают аналоги костной ткани, сосудистые протезы, пластины на основе внеклеточного матрикса.

Похожие новости

  • 29/12/2017

    Ученые разработали алгоритм для ДНК-оригами

    Международный коллектив российских и американских ученых предложил алгоритм компьютерного моделирования сложенных из ДНК трехмерных конструкций. Такие нанороботы могут использоваться в электронике и медицине, например, для доставки лекарств.
    1020
  • 27/04/2019

    Учёные МГУ нашли способ «обхитрить» раковые клетки

    ​Сотрудники Факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова исследовали способ, позволяющий обойти блокировку программируемой клеточной гибели (ПГК) в раковых клетках и повысить эффективность терапии онкологических заболеваний.
    538
  • 26/11/2018

    Кардиостимулятор будущего: гены гремучих змей заставят сердце биться

    В России приступили к созданию уникального биологического кардиостимулятора, который потребует малоинвазивного вмешательства и будет управляться с помощью света - без опутывающих сердце проводов. В основе подхода - изменение клеток сердца, в которые будут вноситься гены рецепторов, ответственных в организме человека и животных за восприятие тепла.
    1370
  • 20/04/2018

    Ученые обнаружили неожиданные функции белка, ответственного за программируемую гибель клеток

    Продолжая исследовать необычные роли белка каспаза-2, одного из важнейших участников апоптоза (программируемой клеточной гибели), биологи обнаружили еще один белок, с которым он может взаимодействовать.
    822
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    315
  • 23/08/2018

    Российские ученые исследуют гены опасного поведения

    ​Новое исследование российских генетиков поможет объяснить и предупредить возникновение агрессивного поведения. Эти сведения нужны для понимания механизмов влияния генов на проявление характера и поступки.
    899
  • 29/01/2019

    Прочный круг: почему болезни старости прогрессируют лавинообразно

    ​В поисках «лекарства от старости» российские ученые раскрыли причины развития возрастных болезней. Биологи рассмотрели статистику летальных исходов от атеросклероза, гипертонии, сахарного диабета двух типов, болезней Альцгеймера и Паркинсона, пошагово изучили ход этих заболеваний.
    652
  • 23/09/2019

    Российские врачи рассказали о том, как выявляют и лечат самый агрессивный рак мозга

    ​Глиобластому  - рак мозга - трудно распознать на ранних стадиях, а когда опухоль становится агрессивной, лечение не всегда эффективно. СМИ со ссылкой на врачей утверждают, что у актрисы Анастасии Заворотнюк глиобластома.
    214
  • 21/08/2018

    Ученые выяснили, что происходит с микрофлорой кишечника при изменении диеты

    Ученые Балтийского федерального университета имени И. Канта приняли участие в масштабном исследовании, установившем, как меняется микрофлора кишечника при краткосрочном изменении диеты. Оказалось, что всего двух недель сбалансированного питания достаточно, чтобы состав микроорганизмов в кишечнике ощутимо изменился.
    1019
  • 17/05/2019

    Ученые РФ и США научились менять 3D-геном для подавления генов, вызывающих опухоли

    ​Международная группа ученых нашла способ изменить пространственную организацию генома (3D-геном) для подавления образующих рак генов. Научная работа открывает новые возможности в создании лекарств для лечения онкологических заболеваний посредством изменения работы генов, пресс-служба Российского научного фонда, грантами которого на разных этапах было поддержано исследование.
    874