Полимерная подложка увеличила приживаемость нейронов в мозге в 38 раз

Полимерная подложка увеличила приживаемость нейронов в мозге в 38 раз

Американские ученые разработали технологию, позволяющую увеличить рост и повысить приживаемость нейронов, выращенных из стволовых клеток и введенных в мозг мышей. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.

Биополимеры на основе аминокислот были сконструированы для биомедицинских исследований. Ранее ученые выяснили, что трехмерная подложка, сделанная из биополимерных волокон на основе аминокислоты тирозина, поддерживает рост, самообновление и направленную дифференциацию человеческих эмбриональных стволовых клеток. В биополимерном субстрате клетки становятся менее подвижными, поэтому организация клеточной колонии меняется и взаимодействие между клетками улучшается.

Авторы работы дифференцировали человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки в клетки нейронов, при этом они выращивали клеточные культуры на трехмерных подложках («толстой» и «тонкой») с разной толщиной полимерных волокон (3,2 и 1,25 микрометров соответственно) и расстоянием между ними. «Оптимальный размер пор должен быть достаточно большой, чтобы они позволяли клеткам развиваться внутри подложки, но при этом достаточно маленький, чтобы созревшие нейроны «чувствовали» присутствие соседних клеток и выращивали нервные отростки, устанавливая контакт между ними. Такой контакт увеличивает выживаемость клеток и позволяет им созревать до полноценных нейронов, которые способны передавать электрический сигнал по всей растущей нейронной сети», — объясняет один из авторов исследования, профессор университета Ратгера Прабхас Могхе (Prabhas Moghe). Согласно гипотезе исследователей, на «толстой» подложке, за счет проникновения клеточной культуры вглубь субстрата и лучшего взаимодействия стволовых клеток между собой, рост клеток будет лучше и процент созревших нейронов будет выше. В то время как у «тонкой» подложки расстояние между волокнами слишком велико и клетки не смогут проникать внутрь полимерной ткани. В качестве контроля ученые использовали двухмерную биополимерную пленку.

Как и предполагали ученые, на «толстой» биополимерной подложке выросло больше жизнеспособных и созревших нейронов. 65 процентов клеток, выращенных на «толстой» трехмерной подложке вырабатывали белки, необходимые для роста нервных отростков. Для «тонкой» подложки показатель был ниже — 50 процентов, и только 40 процентов клеток, выращенных на контрольной подложке созрели и оказались способны синтезировать необходимые для роста белки.

Чтобы выяснить, как выращенные нейроны будут приживаться в мозговой ткани, авторы исследования делали инъекции нейронов на полимерной подложке, и отдельных нейронов, выращенных как клеточная культура, в полосатое тело (отдел мозга) мышей. Через три недели после инъекции ученые проверили выживаемость нейронов. Оказалось, что выжило 5,75 процента нейронов, выращенных и введенных в мозг вместе с полимерной подложкой, что в 38 раз выше, чем выживаемость (0,15 процента) отдельных нейронов.

Исследователи считают, что представленная технология позволит разработать метод лечения нейродегенеративных болезней, в частности болезни Паркинсона.

Полосатое тело — входит в структуру конечного мозга (переднего отдела головного мозга). Оно называется так потому, что на фронтальных и горизонтальных сечениях головного мозга выглядит как чередующиеся полосы серого и белого вещества. Полосатое тело регулирует мышечный тонус, участвует в регуляции работы внутренних органов, в формировании условных рефлексов. При развитии неизлечимой болезни Паркинсона, которая характеризуется мышечной ригидностью, непроизвольным дрожанием (тремором) конечностей и ухудшением двигательной активности, двигательные нейроны полосатого тела погибают.

Екатерина Русакова

N+1

Похожие новости:
Нейронные «леса» вживили в мозг
Ученые из Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering) разработали наноструктуры, позволяющие внедрить в головной мозг сети из нейронов и улучшить приживаемость последних. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.Цель авторов работы заключалась ..
2016-03-19 1270 0 Разное, интересное
0
Найден источник сознания в мозге человека
Международная группа ученых из Франции и Канады предположила, что человеческое сознание является побочным процессом роста энтропии. В математике последняя равна количеству информации, которое может содержать система. В мозге человека энтропия определяется максимально возможным числом конфигураций, ..
2018-01-28 5667 0 Разное, интересное
1
Нейрогенез стирает детские воспоминания
Ученые заявляют, что им стало известно, по какой причине у нас остается очень мало либо вообще не остается ранних детских воспоминаний. Процесс исчезновения ранних воспоминаний эксперты называют уникальной защитной реакцией нашего головного мозга.Как установили Канадские ученые, ..
2014-05-24 2608 0 Разное, интересное
0
Раскрыт механизм формирования ассоциативной памяти
Японские ученые обнаружили, что формирование связи между долгосрочными воспоминаниями реорганизует нейронные ансамбли, хранящие эти воспоминания, таким образом, что часть нейронов соответствующих ансамблей становятся общими между ними, то есть ансамбли частично перекрываются. Отключение этих общих нейронов устраняет связь ..
2017-01-29 7438 0 Разное, интересное
0
Новорожденный ребенок пошел
Перед тем, как вы научитесь бегать, вам надо научиться ходить, а перед тем, как научиться ходить вы передвигаетесь как новорожденный ребенок. Новое исследование раскрывает причины неуклюжести и иррациональности в движениях новорожденного и процесс превращения этой походки франкенштейна в изящные передвижения взрослого ..
2013-02-15 1748 0 Разное, интересное
1
Стимуляция мозга поможет развить когнитивные навыки
Университет Пенсильвании выяснил, как можно мобилизовать интеллектуальные ресурсы мозга. Ученые собрали группу из 11 человек, которые согласились на глубокую электростимуляцию мозга. У всех добровольцев была болезнь Паркинсона. Стимуляции подвергалась так называемая черная субстанция мозга. Эта зона важна для регулирования ..
2014-05-20 1943 0 Разное, интересное
0
Ученые изучили зону мозга отвечающую за старение
Ученые выяснили, что эндокринный центр мозга, оказался задействован в процессе старения. При блокировке его работы процесс старения замедляется. Ученые долго пытались понять, что отвечает за процесс старения. Стареют ткани самостоятельно, или что то управляет этим процессом. Опыты на мышах показали, что все таки ..
2013-05-2 3312 0 Разное, интересное
2
Биологи описали происходящее в мозгу самок до и во время совокупления
До сих пор ученые плохо представляют себе, какие процессы запускаются в мозге при выборе сексуального партнера, и насколько сильно они различаются у женщин и мужчин. На людях эти процессы изучать сложно, однако организм мух-дрозофил может скрывать в себе базовые механизмы, работающие и на более ..
2014-07-03 1823 0 Разное, интересное
-1
Робота научили ходить точь-в-точь как человек
Андроида с походкой, точно копирующей человеческую, изобрели американские ученые. Главное отличие нашей походки от движений, которые до сих пор делали роботы, в том, что мы шагаем, не думая. Это происходит благодаря цепочке сигналов, которые мы получаем по сети нейронов, расположенных в спинном мозге. ..
2012-07-10 1492 0 Разное, интересное
0
Доказано продление жизни с помощью голодания
Ученые Национального центра научных исследований во Франции показали, что уменьшение количества калорий в ежедневном рационе продлевает жизнь у приматов. К такому выводы исследователи пришли на основе результатов эксперимента с участием лемуров, сообщается в пресс-релизе на EurekAlert!.В ходе долговременного исследования ..
2018-04-09 8894 0 Разное, интересное
0
Чтобы мозг был здоров, нужно спать на боку
Мусороуборочная система мозга эффективней всего работает во время сна на боку.  Довольно долго никто не знал, как мозг избавляется от биохимического мусора: продуктов метаболизма, испорченных молекул, отслуживших своё, и т. д. Обычно «канализацией» служит кровеносная и лимфатическая системы, но между нервной тканью ..
2015-08-10 5800 0 Разное, интересное
0
ДНК возьмется за темную материю
Для поиска темной материи ученые предложили использовать детектор, состоящий из одноцепочечной ДНК. Работа пока не опубликована в рецензируемом журнале, но ее препринт доступен в архиве Корнельского университета. Кратко содержание работы пересказывает блог Technology Daily. Предложенный учеными детектор состоит ..
2012-07-5 1340 0 Разное, интересное
0
Матрица изменяет работу крысиного мозга
Многие любители фантастики уверены, что виртуальная реальность может легко заменить реальность настоящую. Некоторые даже отстаивают такие экзотические концепции как "мозг в колбе". Однако учёные из США доказали, что, по крайней мере, для крысиного мозга "жизнь в Матрице" весьма ..
2013-05-8 1363 0 Разное, интересное
0
Сканирование мозга покажет, насколько сильна любовь
Предсказать длительность отношений влюбленных и определить, насколько сильны их чувства теперь стало возможно благодаря сканированию головного мозга. Наблюдения ученых за мозговой деятельностью добровольцев, которые недавно влюбились, позволили им предсказать, останутся ли они вместе спустя три года. Изучив с помощью сканирования ..
2013-02-12 1514 0 Разное, интересное
0
Суперкомпьютер воспроизвел одну секунду работы мозга
Группа немецких и японских ученых провели самый крупный эксперимент на сегодняшний день по симуляции мозговой активности. Ученые создали компьютерную симуляцию работы мозговой активности сети нейронов головного мозга.  По утверждению ученых 1% головного мозга составляет огромное ..
2013-08-7 2353 0 Разное, интересное
0