Ученые напечатали мини-спинной мозг на 3D-принтере... и парализованные крысы снова пошли

Исследователи Университета Миннесоты в кампусе Twin Cities продемонстрировали методику , которая объединяет технологии трёхмерной печати , биологию стволовых клеток и выращивание тканей в лаборатории для восстановления спинного мозга после тяжёлых травм. Работа ещё далека от клинического применения, но уже показывает, что в перспективе подобный подход может помочь вернуть двигательную активность пациентам с параличом.

По данным Национального центра статистики по травмам спинного мозга, в США живут более 300 тысяч человек с такими повреждениями. Разрыв или серьёзное повреждение приводит к гибели клеток и нарушению связей между нервными волокнами. Современные методы лечения способны облегчать симптомы и предотвращать осложнения, но не устраняют основную проблему: нервные цепи не восстанавливаются, а паралич остаётся необратимым.

Команда поставила задачу изменить эту ситуацию. Учёные создали особую каркасную структуру, напечатанную на 3D-принтере. Внутри каркаса формируются микроканалы, заполненные предшественниками спинномозговых нейронов (sNPCs), полученными из взрослых человеческих стволовых клеток. Эти клетки обладают способностью делиться и превращаться в разные типы нервных элементов.

По словам Гёбума Хана, первого автора публикации и бывшего постдокторанта Университета Миннесоты, сейчас работающего в Intel, 3D-печатные каналы позволяют направлять рост клеток, задавая нужное направление формирования волокон. Такой подход формирует своеобразную релейную систему, которая при имплантации в спинной мозг обходила участок повреждения.

Эксперименты на животных подтвердили жизнеспособность метода. Исследователи имплантировали такие каркасы крысам с полностью перерезанным спинным мозгом. Постепенно предшественники превращались в зрелые нейроны, которые тянули отростки в обе стороны — к голове и хвосту — и соединялись с сохранившейся тканью хозяина. Новые клетки не только выживали, но и гармонично встраивались в существующие цепи, укрепляя связи и восстанавливая прохождение сигналов. В результате у животных наблюдалось заметное улучшение двигательных функций, что стало прямым подтверждением эффективности подхода.

Профессор нейрохирургии Университета Миннесоты Энн Парр отметила, что регенеративная медицина открывает новую эру в исследованиях повреждений спинного мозга. По её словам, команда с большим энтузиазмом планирует изучать клинический потенциал того, что они назвали «мини-спинными мозгами».

Хотя работа находится на раннем этапе, результаты показывают направление, по которому могут развиваться будущие методы терапии. Учёные намерены масштабировать производство каркасов, улучшить технологию и подготовить её к клиническим испытаниям на людях. В проекте участвовали специалисты из разных областей: вместе с Ханом и Парр над ним работали Хёнджун Ким и Майкл Макалпайн из кафедры машиностроения, Николас Лавуа, Нандадеви Патил и Оливия Коренфельд из нейрохирургии, Мануэль Эсгерра из нейробиологии, а также Дэхэ Чон из Вирджиния Коммонвелс Университи, представляющий физическое направление.

Финансирование исследования обеспечили Национальные институты здравоохранения США, программа штата Миннесота по исследованиям травм спинного и головного мозга, а также организация Spinal Cord Society.

Работа учёных — важный шаг на пути к долгосрочной цели: вернуть пострадавшим подвижность и независимость. Пусть до полноценного лечения ещё далеко, но уже сейчас видно, что сочетание технологий аддитивного производства , науки о стволовых клетках и регенеративной медицины способно предложить принципиально новый путь для терапии тяжёлых травм.