切断された神経管は治療するのが非常に困難です。 すべてであれば、これまでの損傷は、複雑な操作を介してのみ修復することができます。 Max Planck Institute for Polymer Researchでは、損傷した神経を刺激して成長させる材料を開発しました。 マウスの最初のテストからの結果は神経管がこのように再生できることを示します。

テキスト：Christopher V.Synatschke/Tanja Weil

親指を使わずにペンを持ってみたことはありますか？ そうすれば、これがどれほど難しいかを知ることができます。 興味深い指の練習のように見えるかもしれない何が多くの苦い現実のためです。 交通事故や労働災害の結果として神経管が損傷したり完全に切断されたりすると、個々の手足や体全体が麻痺し、しばしば動かなくなることがあり 過去には、その機能を復元する唯一のチャンスは、手術を介してされています。 ある操作はボディの別の部分から神経の繊維を取除き、傷つけられた点のそれらを再挿入することを含みます。 このようにして、損傷した神経終末は再び一緒に成長し、患部へのある程度の動きを回復させることができる。

成長には構造が必要です

Although nerves may be able to bridge a severed connection, the process is extremely complex and not always 成功しました。 さらに、蛋白質のフレームワークは健康な神経を囲み、傷つけられた神経繊維はそのまま残るこのフレームワークに左右される。 しかし、傷害はしばしば神経管自体だけでなく、この枠組みにも損傷を与える。 このいわゆる細胞外マトリックスは、神経管の足場を形成する。 トマトの植物がトレリスを必要とするのと同じように、神経細胞はこのマトリックスが一緒に成長する必要があります。 Max Planck Institute for Polymer Researchでは、このマトリックスを置き換えるために使用できる内因性ビルディングブロックからなる材料を開発しました。 そして、示されているように、人工的なフレームワークは、損傷した神経が自分自身を再生するのを助けます。 自然なマトリックスは特定の蛋白質から成っています:ウールの球のように折られる長鎖の分子。 ウールのこれらの小さなボールの多数は、長い繊維を形成するために自分自身を整列させます。 これらの様々な繊維は、神経細胞がラッチすることができるウェブ–細胞外マトリックス–を形成する。

Lego-build fibres

これらのタンパク質が形成されるためには、体内で複雑な生化学プロセスが多数行われなければならず、試験管で再現するには複雑すぎます。 私たちの研究は、細胞外マトリックスを構成する同じ基本的な材料を使用していますが、より簡単な形でそれらを組み立てるという別のアプローチを取ります。 私たちは、タンパク質のように、アミノ酸のビルディングブロックで構成されている、ペプチドとして知られている短鎖分子を使用しています。 私達は化学精密のこれらのペプチッドを作り出し、各々の個々のブロックの厳密な位置を定めることを私達が許可する。

類推を使用するために、私たちの正確な化学設計は、レゴブロックに似た分子に”スタッド”と対応する”穴”を作成します。 このようにして合成された二つのペプチド分子は、スタッドとホールが出会うように自然に整列します。 これにより、安定した構造が作成されます。 我々は、この技術を使用して、異なる微視的構造にもかかわらず、神経の細胞外マトリックスの繊維の形状および化学組成に強く似た長い繊維を生成す試験管からマウスへ

この人工細胞外マトリックス上で成長するとき、神経細胞はどのように振る舞うのですか？ 私達が最初に使用されたペプチッドを変えるときこれらの成長の特徴はいかに変わるか。 私たちは、ウルム大学の生理学的Che mistry研究所の教授であるpar tner Bernd Knöllと共同でこれらの質問を調査しました。 種々のペプチド構造を作製し，ガラス基板上に堆積させ，その上に神経細胞を培養した。 いくつかのfibr e構造上のner ve細胞はほとんど全く成長しなかったが、他のものでは、軸索、他の神経細胞との接続を作成する薄い突起の急速な形成を見た。ウルム大学の同僚と一緒に、動物モデルを使用して、最高の神経細胞の成長をサポートする繊維構造をテストしました。

ひげの動きを制御する片側のマウスの顔面神経を外科的に切断した。 我々はその後、繊維形成ペプチドを取り、神経の隙間にそれらを注入しました。 18日後、マウスは再びひげをある程度動かすことができました。

私たちの人工繊維を使用したペプチドは、細胞外マトリックス中の天然タンパク質に似ているので、我々は材料が治癒過程の間に所定の位置に残 これまでのところ、注入部位に残っている材料がゆっくりと減少していることを示すことができました。 しかし、これが生物学的分解または体内の分布によるものであるかどうかは、さらなる調査が必要です。

先駆的な特性

マウスの実験室実験で示されているように、神経管への初期損傷は、私たちの人工マトリックスを使用して修復することがで しかし、この材料を臨床応用に使用する前に、我々の材料上の神経細胞は、天然マトリックス中のようにまだ成長していないので、さらなる最適化が必 彼らはまた、すべての方向に非常に無秩序な方法で成長します。 私たちの次のステップは、治癒プロセスをさらに加速するために、いわゆる成長因子を人工マトリックスに埋め込むことです。 さらに、神経細胞が特定の方向に成長するのを助けるために、注入された繊維構造を配向させたい。

私たちは、私たちの人工細胞外マトリックスは、神経管への軽傷のための複雑な手術の良い代替手段を表すことができると確信しています。 さらなる研究はまた、末梢神経系だけでなく中枢神経系への傷害を治療する方法にもつながる可能性がある。