Пришить конечность и, возможно, голову. Как российские ученые восстанавливают нервы

Биофизик Тагандурдыева назвала три способа восстановления нервов

В массах распространен миф, что нервы нельзя восстановить. Однако российские ученые доказали обратное. Для восстановления полностью пересеченных нервных волокон они используют направляющие трубки с различным наполнением. Подробнее о том, как работает этот метод и можно ли с его помощью пришить к телу голову, — «Газете.Ru» рассказала сотрудница Института биомедицинских систем и биотехнологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Нурджемал Тагандурдыева.

— Какие методы восстановления периферических нервов существуют на сегодняшний день?

— Золотой стандарт – это аутотрансплантация, самый распространенный метод восстановления нервных волокон, а следовательно, чувствительной и двигательной активности. Ее минус заключается в том, что для проведения операции нужен донорский участок, откуда мы «достаем» нерв.

— А откуда его обычно вырезают?

— Чаще всего мы берем икроножный нерв: он достается, нужный кусочек нерва отрезается и имплантируется в необходимое место. Врачи выбирают такой участок, чтобы минимизировать повреждение функций донорского нерва.

Тут самая главная проблема заключается в том, что у нас не всегда есть донорский участок, икроножный нерв может не подходить по размеру или структуре.

Аутоневральная вставка хороша тем, что мы используем собственную ткань пациента, то есть она хорошо приживется. Но минус в том, что материала может быть недостаточно или он не подходит по каким-то параметрам. Кроме того, необходимо проводить двойную операцию: сначала вырезаем кусочек нерва, а потом вшиваем его в нужное место.

— Есть ли другой метод восстановления нервов?

— Поврежденный нерв зашивают конец в конец, если ситуация позволяет. Этот метод применим, если утраченный участок нерва небольшой. При таком соединении нерва может возникнуть дополнительное напряжение из-за стяжки концов нерва.

При повреждении нерва значительного размера прямое наложение швов конец в конец без натяжения, отрицательно влияющего на регенерацию нерва, невозможно, — поэтому в таких случаях применяются трансплантаты различного происхождения в виде направляющих трубчатых каналов – кондуитов.

— То есть вы выращиваете нервы в пробирке и потом их пересаживаете? Или создаете какой-то искусственный аналог нервов?

— Мы используем полые трубки. Они могут быть получены в виде трубок или пленки, на основе микро- и нановолокон. Пленку после оборачивают вокруг нерва. В полость трубки вдоль роста нервных волокон закрепляем направляющие наполнители.

Если рассмотреть нативную структуру нервной ткани, то аксоны (отростки нервной клетки. — «Газета.Ru») растут в определенном направлении (от проксимального конца к дистальному), а при возникновении травмы, образуются специальные «ленты», которые являются естественным каналом для регенерации аксонов и направляют регенерирующие аксоны в необходимом направлении.

По этому принципу и были получены трубки с наполнителями, ориентированными вдоль роста аксонов.

Направляющие структуры в полости трубки помогают нерву восстанавливаться, ускоряют и увеличивают степень восстановления.

— Какие наполнители обычно используются в таких трубках?

— В качестве наполнителей обычно используют гели, нити, волокна из природных и синтетических материалов. Например, природные полимеры: коллаген, желатин, гиалуроновую кислоту. Синтетические резорбируемые (рассасывающиеся в организме) полимеры: полилактид, капролактон, полигликолид.

Мы используем наполнитель в виде волокон на основе хитозана и нанофибрилл хитина. Это природные рассасывающиеся полимеры. И самое главное, продукт деструкции хитозана — хитоолигосахарид — способствует восстановлению нервных волокон. Именно поэтому мы и выбрали хитозан.

— Можно ли как-то использовать стволовые клетки в качестве наполнителей для восстановления аксонов?

— Да. Это следующий этап нашей работы – помимо физических наполнителей, применять биохимические наполнителей в виде шванновских клеток (вспомогательные клетки нервной ткани, которые формируются вдоль аксонов периферических нервных волокон) мезенхимальных стволовых клеток. Вводить их в структуру физических наполнителей и создавать нативную структуру нерва.

— Стволовые клетки будут превращаться в нервы?

— Речь идет о помощи в регенерации собственной ткани. Ткани будут сами восстанавливаться, а наполнители будут имитировать нативную структуру, образовывать подходящую для восстановления микросреду.

— Обычно с применением трубок восстанавливают небольшие повреждения – не более трех сантиметров. Ваша разработка позволяет восстанавливать повреждения больших размеров. Есть ли какие-то ограничения, например, можно ли восстановить пяти- или десятисантиметровое повреждение?

— Для начала наша цель — преодоление трех сантиметров. Естественно, есть ограничения в размере восстановления, но какие, я точно сказать не могу, для этого надо проводить более длительные исследования.

Ограничения размеров восстановления с помощью полой трубки заключаются в том, что по мере роста аксона увеличивается дезорганизация, то есть они регенерируют не только в прямом направлении, а за счет наполнителей, ориентированных вдоль роста аксона. Последние дольше сохраняют направление роста. Наполнитель играет роль ориентира для нерва, подсказывает, куда расти. И аксон растет в нужном направлении.

— Сколько миллиметров нерва может расти в день при применении такого подхода?

— Пока я сказать этого не могу, мы еще проводим исследования. Но это точно гораздо быстрее, чем при использовании полых трубок без наполнителей.

— Вы действительно можете восстановить полностью перерубленный нерв?

— Да. Применение трубок предполагает восстановление целостности нерва посредством соединения концов трубки с их концами.

Модель исследования была именно такой. Мы «перерезали» седалищный нерв лабораторных животных, создавали определенный диастаз (дефект), замещали дефект трубчатым имплантатом с наполнителями.

Лабораторные животные теряли двигательную активность, которая и восстанавливалась по истечении определенного времени.

— То есть вы создавали четкий срез, а если нерв порвется неровно, его все равно можно восстановить?

— В реальной жизни, например, если человек попал в аварию, дефект нерва нечеткий. Как правило, нерв теряет свою функциональность за счет того, что он повреждается до совершенно непонятного состояния. В таких случаях нерв «подрезают», после чего соединяют поврежденные концы.

— В будущем можно будет, например, пришить человеку таким образом голову и соединить все нервы?

— Сейчас так и соединяют части тела либо наложением анастомозов, либо с использованием аутоневральной вставки. Данные трубки разрабатываются для того, чтобы в дальнейшем нам было проще соединять нервы с большим разрывом и не было дефицита ткани.

Насчет головы не знаю. Не могу спрогнозировать такие процессы, все же тут дело касается не только нервов, но и множества других органов и тканей.

Но, может быть, когда-нибудь в будущем такое и будет возможно, однако для этого будут использовать не только такие технологии.

— Насколько различаются подходы в восстановлении нервов центральной и периферической системы?

— Совершенно разные технологии применяются. В ЦНС нервные импульсы по-другому передаются, клетки другой природы, поэтому наш подход невозможно перенести для лечения повреждений ЦНС.

— Кроме внедрения стволовых клеток, как вы планируете улучшать технологию?

— Мы начали экспериментировать с биопринтером. С помощью биопринтера мы сможем печатать направляющие (наполнители) с клетками. Применение биопринтера ускорит и упростит процесс создания материала.

Но пока мы печатаем их без клеток. Экспериментируем, чтобы понять, как лучше наносить материал.

— Какие еще исследования вы ведете?

— Параллельно я веду исследования по разработке имплантатов для восстановления костной ткани, в том числе для краниопластики. Это процедура по восстановлению костей черепа.

Приведу пример с детьми. У взрослых обычно дефект замещают нерезобируемыми материалами, например, титаном или полимерами. Но применение таких материалов в детской пластике невозможно, так как организм ребенка растет, а перечисленные материалы не рассасываются. Поэтому нужны материалы резорбируемые, которые будут рассасываться по мере роста костной ткани. Созданием таких композиционных материалов я сейчас и занимаюсь.

— Какие вещества вы для этого используете?

— Такие импланты должны быть прочными, но при этом резорбируемыми. А это можно получить за счет получения композитов, то есть путем совмещения двух компонентов — наполнителя в виде хитозановой ткани и матрицы на основе полилактида или поликапролактона. Прочность подобных композитов соизмерима с прочностью костной ткани. Костная ткань продолжает нести нагрузку и восстанавливаться, а наш материал со временем рассасывается и замещается нативной костной тканью.

— На каком этапе испытаний находятся обе ваши разработки? Когда и костный имплант, и трубки для восстановления нервов можно будет применять в клинике?

— В обоих случаях у нас проходят испытания на мелких лабораторных животных. Для использования перечисленных материалов в клинической практике необходимо провести ряд исследований, что небыстро. Но надеюсь, что мы дойдем до этого.