Разработка описана в научной статье, опубликованной в журнале International Review of Neurobiology группой во главе с Вадимом Кумейко из Дальневосточного федерального университета www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0074774220300568.

Пространство между живыми клетками заполнено особой субстанцией — внеклеточным матриксом. Два главных компонента этого матрикса — углеводы и белки.

Российские учёные разработали гидрогель, который можно использовать в качестве искусственного матрикса. Его основа — растительные полисахариды пектины. Как показали опыты in vitro («в пробирке»), новое вещество стимулирует восстановление повреждённой нервной ткани. Оно благотворно действует на естественный защитный резерв организма — стволовые клетки, которые превращаются в нервные и замещают собой погибшие нейроны. Это свойство можно использовать для борьбы с последствиями травм и нейродегенеративных заболеваний.

Кроме того, новый матрикс, похоже, может предотвращать метастазирование злокачественных опухолей мозга.

Дело в том, что клетки многих тканей могут передвигаться (мигрировать), используя внеклеточный матрикс как опору. Но для этого матрикс должен быть достаточно жёстким: как известно, опираться можно только на то, что сопротивляется. А жёсткость ему придаёт белковый компонент.

В матриксе нервной системы преобладают углеводы, а не белки. Поэтому он представляет собой вязкую массу, по консистенции и химическому составу напоминающую мармелад. В таком матриксе нейроны не могут мигрировать. И это очень хорошо, поскольку такие путешествия чреваты разрывом межнейронных связей, в которых хранится вся накопленная в нашей памяти информация.

«Представьте, вечером вы знали иностранный язык, а за ночь клетки мигрировали, и вы всё забыли», — рисует страшную картину Кумейко.

К сожалению, раковые клетки умеют обходить это препятствие. Они самостоятельно добавляют во внеклеточный матрикс белок, в буквальном смысле прокладывая себе дорогу. Именно поэтому даже несколько раковых клеток, оставшиеся после удаления опухоли, могут «убежать» и дать метастазы в других частях организма.

Новый матрикс, углеводный по своему составу, препятствует миграциям раковых клеток. Кроме того, он подавляет их размножение.

«Некоторые варианты наших внеклеточных матриксов-гидрогелей способны подавлять размножение клеток глиомы, злокачественной опухоли головного мозга, а их химические модификации можно использовать, чтобы сохранять потенциал нормальных нервных стволовых клеток, „консервировать“ их в недифференцированном состоянии, сохраняя их жизнеспособность и потенциал на будущее», — рассказывает Кумейко.

Введение такого матрикса в место удаления раковой опухоли могло бы решить сразу две задачи. Во-первых, это противодействие оставшимся раковым клеткам, а во-вторых, восстановление здоровой нервной ткани из стволовых клеток.

«Безусловно, биоинженерные решения, связанные с применением внеклеточных матриксов из пектинов, нуждаются в тщательной проверке. Однако мы рассчитываем, что в перспективе наши гидрогели можно будет имплантировать в область резекции опухоли мозга, чтобы убивать оставшиеся после операции опухолевые клетки, одновременно сохраняя потенциал здоровых клеток для дальнейшего восстановления», — делится планами учёный.

Но и это ещё не всё. Новинку можно использовать для адресной доставки препаратов.

«Имплантированный после удаления опухоли матрикс с преобладанием углеводного компонента не только сдержит рост и распространение клеток, но и прекрасно подойдёт в качестве средства доставки высокотоксичных лекарств. Такие лекарства будут высвобождаться из него постепенно, нанося меньший вред организму в целом и убивая оставшиеся опухолевые клетки», — объясняет Кумейко.

Подчеркнём, что новая технология находится на начальной стадии разработки. В частности, гидрогели ещё не испытаны на животных.