Фьюзогены. Способ восстанавливать поврежденные нервы (?) Во | Научно-Технический·LAB-66·Лабораторный журнал беларуского химика
Фьюзогены. Способ восстанавливать поврежденные нервы (?)
Возможно многие из читателей помнят историю с итальянским нейрохирургом Серджо Канаверо и его проектом трансплантации головы. Этот хирург хотел пересадить человеческую голову и срастить спинной мозг с помощью особых веществ. Первым пациентом планировал стать 30-летний программист из Владимира Валерий Спиридонов, страдающий от спинальной мышечной атрофии. Хайп прошел, дело затянулось, а в 2017 году Канаверо вообще заявил, что проведёт операцию по пересадке головы гражданина Китая, так как именно эта страна поддержала исследования учёного. И как сейчас обстоят дела - неизвестно, Китай-с...
---------------------------
С точки зрения химика, эти особые вещества, т.н. фьюзогены можно отнести к тканевым адгезивам/герметикам. Поэтому сегодняшняя заметка укладывается в концепт "опусы про клей 2.0", ну и ПЭГи же, а я к ним неравнодушен.
---------------------------
Все знают какую важную роль в организме выполняют нервные волокна, и чем чреват разрыв нервного волокна (минимум это паралич конечностей, максимум - отказ органов или смерть). Но до сих пор не разработаны достаточно эффективные методы сращивания разорванных волокон. Микронейрохирургия и сшивание концов разорванных нервов это, по-сути, не сильно измененные технологии 17 века, поэтому даже после успешных операций двигательная и сенсорная функция редко восстанавливается до состояния, которое было до травмы.
Функциональной единицей нерва является аксон - мембранное продолжение нейрона. Каждый нерв представляет собой пучок аксонов, которые протянуты от спинного мозга к органам. Аксоны группируются в пучки возрастающей толщины, окруженные соединительной тканью (аналогия - жгут автомобильных проводов). Микронейрохирургия сращивает два оторванных пучка нервных волокон примерно так же как скрутка соединяет провода. А для полного восстановления "чтобы не искрило" необходима либо "сварка", либо "пайка", т.е. восстановление непрерывности мембраны на уровне аксона. Микрохирурги оперируют на уровне тканей, а должны были бы оперировать на уровне молекул.
Сумма технологий, которая позволила бы "паять нервы" существовала уже в конце 80-х годов прошлого века. "Сварка нервов" основана на таком явлении как клеточное слияние. Суть его в том, что оболочки-мембраны соседних клеток сливаются и происходит объединение внутриклеточного содержимого. Этот процесс лежит в основе явления оплодотворения, его используют вирусы для заражения клеток хозяина.
Люди научились искусственно вызывать управляемое слияние клеток можно с помощью электрического импульса, лазера, вирусов (например, вирус парагриппа мышей, он же Сендай) и с помощью химических агентов, тех самых фьюзогенов. Фьюзогены вызывают слияние либо через агрегацию клеток, либо через воздействие на клеточную мембрану. Некоторые вещества могут действовать по двум механизмам. Все известные на сегодняшний день фьюзогены с механизмами, по которым они действуют приведены в таблице полной версии статьи на Patreon.
Полиэтиленгликоль (ПЭГ) является наиболее изученным и наиболее распространенным фьюзогеном. ПЭГ обезвоживает мембраны, сдвигая липидные бислои друг к другу и увеличивая их "склонность к слиянию". С использованием ПЭГ удалось в далеком 1974 году впервые заставить слиться растительные протопласты, потом в 2000 году - клетки крыс, морских свинок и собак. И только в 2018 году впервые
был проведен эксперимент по восстановлению нервной проводимости у человека - нервы в "ванне из ПЭГ" почти полностью восстановили свою активность за 12 недель.
И опять тишина. На сегодняшний день каких-либо значимых прорывов в этой области не произошло. Хотя поиск новых потенциальных фьюзогенов и внедрение их в клиническую практику имеет огромное значение. И первостепенно важен для реконструкции конечностей, восстановления функции вегетативных нервов при трансплантации сердца/легких/почек/кишечника и конечно же, в случае операций на позвоночнике и головном мозге.
Нейрогидрогели ждут своих исследователей!
