Поражение спинного мозга различной этиологии (травмы, пороки развития, воспалительные заболевания и др.) приводящее к двигательным расстройствам, дисфункциям работы висцеральных систем, когнитивным и психическим нарушениям, является актуальной медико-социальной проблемой. Активно применяемым в клинической практике методом является электрическая стимуляция спинного мозга, однако требуется поиск более эффективных подходов комбинаторной терапии. В проведенных ранее исследованиях (Musienko P et. al., 2011) было показано, что фармакологическое воздействие на определенные подтипы моноаминовых рецепторов приводит к улучшению конкретных параметров двигательной функции после тяжелой спинальной травмы у крыс. Одновременная модуляция нескольких рецепторов дает дополнительные эффекты, превосходящие результат, ожидаемый от простой суммации влияния отдельных компонентов. По-видимому, наблюдаемый феномен является результатом сочетанной активности вводимых нейроактивных молекул.

Явление сочетанного действия лекарственных препаратов известно довольно давно, но используемые в медицинской практике комбинации лекарств зачастую являются следствием случайно обнаруженной синергии, принятой затем «на вооружение» врачами. Проблема сочетанной фармакотерапии не решена, нет четкого алгоритмического подхода к поиску и созданию синергетически активных лекарственных комбинаций, что является актуальным не только в нейрореабилитации, но и в других областях медицины.
Одной из ключевых фундаментальных задач работы группы является разработка методологии направленного поиска комбинаций биологически активных молекул (модулирующих различные рецепторные системы), действие которых многократно усиливается за счет синергетического эффекта.

Практической целью работы группы является создание синергетически активного комплекса нейромодуляторов, введение которого позволит восстановить паттерн двигательной активности в конечностях, обездвиженных вследствие повреждения спинного мозга. Предполагается также, что он будет способствовать активации компенсаторных процессов на уровне организма в целом. Комплекс будет сформирован преимущественно из уже существующих лекарственных препаратов, механизм биологического действия которых опосредован влиянием на различные рецепторные системы. В его составе также могут быть компоненты, играющие важную роль в регуляции компенсаторных процессов в организме (регуляторные пептиды, нейроактивные жирные кислоты).

Подход к решению поставленной в проекте задачи предполагает сочетание различных методов исследований, позволяющих на разных уровнях организации живого оценить действие создаваемых комплексов. Начальный выбор компонентов будет основан на результатах, полученных методами молекулярного моделирования и анализа баз данных по лекарственным препаратам. Более точный подбор компонентов и их концентраций, оценка эффективности и токсичности — на клеточных моделях. Влияние на рост и регенерацию аксонов будет исследовано на моделях первичной культуры нейронов и на органотипических культурах срезов спинного мозга млекопитающих. Оценка действия нейрокомплекса на уровне организма в целом (включая токсичность, поведение, регенерацию и др.) будет проведена на рыбах Danio rerio. Будет проведена оценка влияния сформированных комплексов на восстановление двигательных функций после спинальной травмы (in vivo) у рыб, а также методами гистологии и иммуногистохимии будут изучены нейропластические процессы в спинном и головном мозге. Заключительным этапом исследований уже сформированного нейрокомплекса станет оценка транскриптомного ответа клеток рыб и млекопитающих в модели повреждения спинного мозга.