Исследовательская команда из Texas A&M AgriLife разработала новый метод защиты и восстановления клеток головного мозга с помощью микроскопических частиц, напоминающих по форме цветы. Эти так называемые "наноцветы" представляют собой металлические наночастицы, созданные на молекулярном уровне, и демонстрируют потенциал в борьбе с заболеваниями, связанными с нейродегенерацией.
Как это работает
Наноцветы — это особые наночастицы, способные восстанавливать функцию митохондрий — энергетических станций клеток, отвечающих за выработку энергии. Как показывают исследования, эти частицы могут не просто облегчать симптомы таких заболеваний, как болезнь Паркинсона или Альцгеймера, а устранять саму первопричину — митохондриальную дисфункцию.
«Под микроскопом они выглядят красиво, но ещё более впечатляющим является их воздействие на клеточном уровне», — отметил Дмитрий Куруски, доцент Texas A&M и ведущий автор проекта.
Ведущими исследователями также выступили аспирант кафедры биохимии и биофизики Чарльз Митчелл и научный сотрудник Михаил Матвеенко. Все они работают в лаборатории Куруски в Институте здоровья через сельское хозяйство при Texas A&M.
Влияние на клетки мозга
Митохондрии вырабатывают энергию, но в процессе также создают побочные продукты, такие как активные формы кислорода — нестабильные молекулы, способные повреждать клетки. Чтобы протестировать эффективность наноцветов, учёные обработали ими нейроны и астроциты — клетки, поддерживающие работу мозга.
Уже через 24 часа наблюдалось улучшение структуры митохондрий и их количества, а также значительное снижение уровня окислительного стресса.
«Даже в здоровых клетках ожидается определённый уровень окислительного стресса, но наноцветы как будто "настраивают" митохондрии, снижая вредные побочные продукты почти до нуля», — пояснил Куруски. Это, по его мнению, может способствовать улучшению работы мозга в целом.
Первый опыт на живых организмах
Исследования вышли за пределы клеточных моделей. Ученые протестировали действие наноцветов на нематодах Caenorhabditis elegans, часто используемых в нейробиологических исследованиях. Обработанные наноцветами черви жили на несколько дней дольше, чем контрольная группа, и демонстрировали меньшую смертность в раннем возрасте.
Результаты укрепляют гипотезу о нейропротекторных свойствах новых наночастиц. Следующий этап — тестирование безопасности и распределения вещества в более сложных животных моделях. Только после этого возможен переход к клиническим испытаниям на людях.
Несмотря на десятилетия исследований, эффективных препаратов, способных защитить нейроны от разрушения, остаётся мало. Сегодняшние терапии, как правило, направлены на устранение симптомов, а не на предотвращение прогрессирования заболеваний. Куруски считает, что подход с наноцветами может изменить эту парадигму.
«Мы уверены, что это может стать новым классом терапевтических средств. Наша цель — доказать их безопасность, эффективность и понять точный механизм действия», — подчеркнул учёный.
Texas A&M Innovation уже подала патентную заявку на использование наноцветов в терапии заболеваний мозга. Команда Куруски также планирует сотрудничество с Медицинским колледжем Texas A&M, чтобы изучить возможность применения технологии в восстановлении после инсульта и травм спинного мозга.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Biological Chemistry.
