Наночастицы с цианобактериями устраняют последствия инсульта у мышей

Китайские ученые предложили принципиально новый метод терапии инсульта. Он основан на доставке в мозг наночастиц, содержащих цианобактерии, и их облучении ближним инфракрасным светом. Под действием света цианобактерии активно производят кислород, что способствует восстановлению ткани мозга.

Окрашенные срезы мозга мышей, получивших (справа) и не получивших нанофотосинтетическую терапию после инсульта. У мышей, получвших терапию, меньше поврежденных нейронов (светятся зеленым), чем у контрольных мышей.

Credit: Adapted from Nano Letters 2021, DOI: 10.10.21/acs.nanolett.1c00719 | Пресс-релиз

Хотя инсульт является второй по частоте причиной смерти в мире, эффективных и полностью безопасных методов восстановления поврежденной ткани мозга не существует до сих пор. Китайские ученые сообщили в Nano Letters о создании принципиально нового подхода к лечению инсульта и результатах его апробации на мышах. Подход основан на введении в мозг наночастиц, содержащих цианобактерии, и их облучении ближним инфракрасным светом для стимуляции фотосинтеза. По словам авторов статьи, кислород, генерируемый цианобактериями, способствует восстановлению ткани, так как основным последствием инсульта является острая гипоксия. Они называют свою разработку нанофотосинтетической биосистемой.

Ученые работали с цианобактерией Synechococcus elongatus, которую ранее другая команда использовала для повышения оксигенации ткани сердца после инфаркта миокарда. Клетки S. elongatus поместили в особые наночастицы, содержащие неодим. В этих наночастицах ближний инфракрасный свет превращается в видимый, который цианобактерии и используют для фотосинтеза. Исследователи показали, что наночастицы полностью биосовместимы с мозговой тканью мышей и сначала подтвердили эффективность наночастиц на культуре нейрональных клеток. Одним из препятствий для использования наночастиц в мозге in vivo является череп, который не пропускает ближний инфракрасный свет. Ученые смоделировали прохождение ближнего инфракрасного света через мышиный череп. К их удивлению, даже в этой модели наночастицы с цианобактериями генерировали кислород. Оксигенация за счет цианобактерий защищала нейроны от гибели при повреждении, вызванном кислородно-глюкозной депривацией: при прохождении света через череп их выживаемость составила 51,9%. В контрольном эксперименте без наночастиц выжило всего 30,9% нейронов.

На следующем этапе наночастицы с S. elongatus протестировали на мышиной модели инсульта. Мышам блокировали центральную мозговую артерию, затем вводили в мозг наночастицы и подвергали мышей воздействию ближнего инфракрасного света в течение 40 минут. Объем поражения мозга у таких мышей был на 51,6% меньше, чем у контрольных животных, не получивших терапию. Кроме того, нанофотосинтез способствавал ангиогенезу и восстановлению функций мозга.

Авторы отмечают, что толщина человеческого и мышиного черепов различаются, поэтому при переходе от доклинических испытаний нанофотосинтетической биоситемы к клиническим необходимо будет оптимизировать условия использования ближнего инфракрасного света.

Источник

Jian Wang, et al. // Oxygen-Generating Cyanobacteria Powered by Upconversion-Nanoparticles-Converted Near-Infrared Light for Ischemic Stroke Treatment. // Nano Letters, 2021; DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00719

Добавить в избранное

Вам будет интересно