Toks paprastas gestas kaip šypsena dažnai gali perteikti tai, ko žodžiais neįmanoma. Tai yra dalis to, kodėl neverbalinis bendravimas yra toks svarbus žmonių bendravimui. Taip pat dėl to veido nervų sutrikimai ir sužalojimai gali būti pražūtingi.
Šios būklės paprastai gydomos nerviniu audiniu, paimtu iš kitų paciento kūno vietų, vadinamų autotransplantatais. Ši pažeistų nervų taisymo technika kelia problemų pacientams, pvz., pažeidžiama donoro vieta ir tikimybė, kad funkcinis atsigavimas bus beveik išmesta moneta. Sintetinės alternatyvos buvo ištirtos praeityje, tačiau jos dar turi atitikti autograftų našumą.
Pitsburgo universiteto bioinžinieriai galėjo sukurti naują sprendimą, padedami kai kurių geriausių gamtos inžinierių – kamieninių ląstelių. Panaudodama šių ląstelių gebėjimą sukurti atkuriančią aplinką, komanda sukūrė implantuojamus vamzdžius, kurie veiktų kaip tilteliai, suteikdami kryptines, mechanines ir biochemines gaires pažeistiems nervams atsinaujinti per didelius tarpus.
Eksperimentai su žiurkių veido nervais parodė, kad ši technologija atitiko autograftus. Šie rezultatai buvo paskelbti Neuronų inžinerijos žurnalas.
„Mes rėmėme idėją, kad ląstelės žino, ką daro, ir žino, kaip gaminti audinius“, – sakė vyresnioji tyrimo autorė, burnos ir veido ir kaukolės mokslų bei bioinžinerijos profesorė Fatima Syed-Picard. „Šie inžineriniai audiniai buvo labiau biomimetiški nei daugelis kitų sintetinių pastolių, naudojamų audinių inžinerijoje.”
Neuronų sureguliavimas
Kad nervai būtų atstatyti, ilgos projekcijos, besitęsiančios iš neuronų, vadinamos aksonais, turi ataugti ir vėl prisijungti prie atitinkamo audinio. Naudojant autotransplantacijas, pirmasis yra lėtas, o antrasis negarantuoja, nes daugelis pacientų patiria nepageidaujamą raumenų veiklą dėl ataugusių nervų, prisijungiančių prie netinkamo audinio.
Tyrėjai naudojo specifines ląstelių populiacijas, kad paspartintų augimą, pavyzdžiui, nervų paramos ląsteles ir kamienines ląsteles, kurios gamina biomolekules, kurios padeda regeneruoti nervinį audinį. Norėdami orientuoti augantį audinį taip, kad aksonai pasiektų tinkamus taikinius, mokslininkai sukūrė sintetinių audinių karkasus su ypatybėmis, tokiomis kaip grioveliai, kurie veikia kaip regeneruojančių neuronų kreipiamieji.
„Sunku įterpti ir tolygiai paskirstyti ląsteles į sintetinius karkasus nepažeidžiant jų. Kitas rūpestis yra bandymas, kad šie karkasai atitiktų įgimto audinio struktūrinį sudėtingumą”, – sakė pirmoji autorė Michelle Drewry, mokslų daktarė, atlikusi šį tyrimą. Pitsburgo universiteto magistrantas.
Daugelis kūno ląstelių tipų dažnai sukuria arba pertvarko juos supančius biomolekulinius pastolius, žinomus kaip ekstraląstelinė matrica (ECM). Taigi, užuot patys nuo nulio gaminę audinių pastolius, mokslininkai manė, kad geriau leisti ląstelėms pasidaryti patiems.
Tyrimo autoriai išbandė šią hipotezę su dantų pulpos kamieninėmis ląstelėmis (DPSC), atsparia ir lengvai prieinama ląstelių populiacija, gaminančia baltymus, skatinančius nervų augimą. Ištraukę šias ląsteles iš Pitsburgo universiteto dantų medicinos mokyklos pateiktų suaugusiųjų protinių dantų, mokslininkai jas pradėjo naudoti.
Jie norėjo suteikti DPSC laisvę kurti ECM, bet tuo pat metu paskatinti juos sukurti aplinką, palankią suderintiems aksonams palaikyti. Norėdami tai padaryti, mokslininkai pagamino gumines formas su 10 mikrometrų pločio griovelių eilėmis ir padengė jas DPSC. Po kelių dienų DPSC aplink save išskyrė suderintą ECM, sudarydami plonus biologinius lakštus. Tada autoriai nulupo lakštus nuo guminių šablonų ir suvyniojo juos į cilindrinius vamzdžius.
Tyrėjai naudojo šį metodą, kad sukurtų tam tikro tipo tvarstį ankstesniame tyrime, kuris sėkmingai atkūrė sutraiškyto nervo aksonus. Savo naujais darbais jie siekė pašalinti didesnę kliūtį naudoti kanalą 5 milimetrų tarpai tarp žiurkių veido nervo – tokio didelio defekto, kad nervas negalėtų išgyti pats.
Tiksliau, jie implantavo savo išlygintus kanalus į tarpus, padarytas veido nervo žandinėje šakoje. Palyginimui, komanda taip pat implantavo autograftus kitai žiurkių grupei.
„Žandikaulio šaka yra veido nervo dalis, kuri padeda šypsotis. Tai yra didelė jūsų gyvenimo kokybės dalis, nes tai yra didelė dalis to, kaip bendraujate su kitais žmonėmis ir kaip esate matomas pasaulyje. Sužalojimas. nervas gali pakeisti gyvenimą“, – sakė Drewry.
Perėjimas per tiltą
Praėjus dvylikai savaičių po implantacijos, autoriai įvertino, kaip gerai aksonai atsinaujino, visų pirma per histologiją. Jie nustatė, kad jų ląstelių sukurtuose kanaluose per visą jų ilgį buvo regeneruoti aksonai. Ir apskritai aksonų tankis ir skaičius buvo panašus į tai, ką jie rado autograftuose.
Drewry pažymėjo, kad vamzdeliuose vyravo besivystančių aksonų rodikliai, o tai rodo, kad regeneracija galėjo būti tvirtesnė su papildomu laiku.
Bet ar visas šis regeneruotas audinys pagerino funkciją? Norėdami tai išsiaiškinti, autoriai elektra stimuliavo nervus viename gale, o kitoje pusėje matavo gyvūnų ūsų judėjimą. Bandymai parodė, kad žiurkių, implantuotų vamzdeliais, judesiai buvo tokie patys kaip tų, kurie buvo gydomi autotransplantatais.
Syed-Picard laboratorija siekia geriau suprasti ECM ir ląstelių vaidmenį gydant, o tada panaudoti šią informaciją savo technologijoms tobulinti. Pavyzdžiui, ne tik skatina tiesioginį ataugimą, bet ir gali padėti slopinti uždegimą, paaiškino Syed-Picard.