Например, светочувствительные белки-рецепторы глаза изнашивают клетки сетчатки с каждым новым воспринятым квантом света. Но последние разработки в области нанотехнологий наглядно показывают, что постаревшую сетчатку можно восстановить.

Исследования проводились коллаборацией учёных из Центра синаптических нейронаук и технологий Италии (Centre for Synaptic Neuroscience and Technology at the Center for Nano Science and Technology) с коллегами из Университетов Пизы, Милана и Гранады. Также были задействованы специалисты больниц в Генуе, Неграре и Мантуе.

Любой рецептор в нашем организме, принимающий тот или иной сигнал и затем отправляющий его в путешествие по нервной системе, является преобразованным нейроном, имеющим специфические механизмы для восприятия тех самых сигналов. Но задача у всех рецепторов одна — превратить энергию раздражителя, будь то давление на кожу или фотон света, в электрический сигнал, понятный мозгу.

В случае с сетчаткой, процесс преобразования сигнала в рецепторе изнашивает светочувствительные белки, находящиеся на поверхности нейронов сетчатки. Поэтому, когда ресурс белка-рецептора исчерпан, нейрон всё ещё продолжает жить, хотя и становится бесполезен с точки зрения восприятия света. Созданные учёными наночастицы заменяют разрушившиеся со временем рецепторы, возвращая нейронам сетчатки смысл жизни.

Всего одна микроинъекция в глаз в пространство перед сетчаткой — и к слепой крысе возвращается зрение. Наночастицы располагаются на уже отживших своё нейронах сетчатки и те снова начинают проявлять электрическую активность в ответ на свет. При этом «вторженцы» не вызывают воспаления, так как обладают высокой биосовместимостью.

Судя по поведению крыс, животные после всего одной такой микроинъекции стали видеть абсолютно нормально.

Чтобы удостовериться в этом, учёные изучили мозговую активность прозревших грызунов. После инъекций наночастиц активность зрительной коры у ранее слепых крыс становилась такой же как у юных и здоровых зрячих сородичей. И этот эффект сохранялся до восьми месяцев.

Наночастицы получили название P3HT-NPs. Имея диаметр 300 нанометров, они не могут проникнуть в сам нейрон, а потому остаются во внеклеточном пространстве, то есть на поверхности нервных клеток. По сути они становятся «протезом» светочувствительных рецепторов.

При этом они могут распределяться по всей поверхности сетчатки и, в отличие от существующих протезов сетчатки, позволяют восстановить не небольшой участок, а весь орган.

«Это простейшее хирургическое вмешательство по сравнению с имплантацией протеза сетчатки. Наночастицы потенциально восстанавливают всё поле зрения, что открывает совершенно новый путь для клинического применения полимерных наночастиц P3HT-NPs в случаях дегенеративной слепоты», — резюмирует ведущий специалист Маттиа Брамини (Mattia Bramini).

В исследовании на животных были подтверждены эффективность и безопасность нового подхода. И хотя до экспериментов на людях пока далеко, результаты весьма многообещающие.

Если новый метод будет введён в клиническую практику, лечение возрастных болезней глаз в будущем станет гораздо проще и надёжнее.

Стоит также добавить, что эти наночастицы, состоящие из полупроводниковых полимеров, могут быть применены и в лечении других заболеваний центральной нервной системы. Они пригодятся, когда требуется избирательно включить те или иные группы нейронов.

Подробные результаты проведённой работы были опубликованы в научном журнале Nature Nanotechnology www.nature.com/articles/s41565-020-0696-3.