Мозг на вате
Наноцеллюлоза позволяет выращивать нейроны в трехмерной матрице
LifeSciencesToday по материалам Chalmers University of Technology: Nerve cells grow on nanocellulose
Ученые из Технического университета Чалмерса (Chalmers tekniska hogskola) и Гётеборгского университета (Goteborgs universitet), Швеция, доказали, что наноцеллюлоза стимулирует образование нейронных сетей. Это первый шаг к созданию трехмерной модели мозга. С точки зрения изучения болезни Альцгеймера или болезни Паркинсона такая модель могла бы поднять исследование мозга на совершенно новый уровень.
Эксперименты по культивированию человеческих нейронов на наноцеллюлозе (материале, состоящем из наноразмерных волокон целлюлозы толщина от 5 до 20 нанометров и длиной до 2000 нанометров) проводились в течение двух лет.
«Это было очень сложной задачей», – комментирует свою работу профессор биополимерных технологий Технического университета Чалмерса Пауль Гатенхольм (Paul Gatenholm). «До недавнего времени клетки довольно быстро умирали, так как нам не удавалось заставить их прикрепиться к подложке. Но после многочисленных экспериментов мы нашли способ заставить их закрепиться на субстрате, увеличив его положительный заряд. Теперь у нас есть надежный метод выращивания нервных клеток на наноцеллюлозе».
Нейроны, растущие на трехмерной подложке из наноцеллюлозы. Одно из направлений, для изучения которых шведские ученые планируют использовать выращенные на наноцеллюлозе нервные клетки, – разрушение синапсов, являющееся одним из ранних признаков болезни Альцгеймера. На изображении функционирующие синапсы показаны желтым, разрушенные – красным. (Фото: Philip Krantz, Chalmers)
Закрепившись на подложке, нейроны, наконец, начали развиваться и образовывать контакты, так называемые синапсы. В результате образовалась сеть из сотен взаимодействующих друг с другом нервных клеток. Теперь, используя электрические импульсы и сигнальные химические вещества, ученые могут получать нервные импульсы, распространяющиеся по такой сети почти так же, как в настоящем головном мозге. Кроме того, они могут изучать, как нервные клетки взаимодействуют с другими молекулами, например, молекулами лекарственных препаратов.
Профессор Гатенхольм и его коллеги пытаются создать «искусственный мозг», что может открыть совершенно новые возможности в изучении высшей нервной деятельности и в медицине в целом и в конечном итоге привести к появлению биокомпьютеров. В ближайших планах ученых – исследовать разрушение синапсов – контактов между нервными клетками – один из ранних признаков болезни Альцгеймера. Так, они планируют изучить реакцию нейронов на спинномозговую жидкость пациентов.
Этот метод может оказаться полезным при тестировании различных химических веществ – возможно, будущих фармацевтических препаратов, – способных замедлить разрушение синапсов. Кроме того, изучение поведения выращенных на наноцеллюлозе нейронов может стать хорошей альтернативой экспериментам на животных в области исследования мозга в целом.
Возможность выращивать нервные клетки на наноцеллюлозе является важным шагом вперед, поскольку у этого материала много преимуществ.
«В наноцеллюлозе можно создать поры, что позволит нейронам расти в трехмерной матрице. Это чрезвычайно комфортно для клеток и по сравнению с трехмерными лунками создает более близкую к реальной среду культивирования, похожую на условия в живом мозге», – поясняет профессор Гатенхольм.
По его мнению, у наноцеллюлозы есть целый ряд новых биомедицинских сфер применения. Одновременно Гатенхольм ведет и другие проекты с использованием этого материала, например, разработку хряща для создания искусственной ушной раковины. А разработанные его группой наноцеллюлозные кровеносные сосуды уже проходят доклинические испытания.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
27.03.2012