211service.com
Łatki na mózg
Ponad milion osób, które przeżyły udar w Stanach Zjednoczonych, jest w znacznym stopniu niepełnosprawne nawet po rehabilitacji – i oczekuje się, że liczba ta wzrośnie wraz ze starzeniem się pokolenia wyżu demograficznego.
Jest jednak nadzieja, że utracone zdolności zostaną kiedyś przywrócone, dzięki współpracy między profesorem inżynierii chemicznej i biomedycznej Robertem Langerem, ScD’74, a profesorem neurologii Mriganka Sur. Zespół, który jest finansowany w ramach wartego 60 milionów dolarów MIT-DuPont Alliance, poczynił znaczne postępy w tworzeniu implantów zastępujących obszary mózgu uszkodzone po udarze.
Celem jest sprawienie, by wszystko było tak, jak było na początku [przed udarem], mówi Langer. Aby zastąpić uszkodzone obszary, zespół zamierza wyhodować sieci komórek mózgowych na rusztowaniu, które chirurgicznie wszczepią w dotknięty obszar. Leki osadzone w rusztowaniu pobudzą wzrost komórek, nawiążą połączenia z pobliskimi natywnymi komórkami i, jak mają nadzieję naukowcy, przywrócą utracone zdolności pacjentowi po udarze mózgu.
Dotychczas naukowcy wykazali zdolność nakłaniania komórek nerwowych do tworzenia sieci in vitro. Zanim jednak komórki mózgowe zostaną wszczepione, muszą być przygotowane do pełnienia nowych ról, podobnie jak uczniowie szkół średnich muszą uczyć się rachunku różniczkowego, jeśli mają nadzieję na odniesienie sukcesu na kursie inżynierii MIT, mówi Nathan Wilson, współpracownik projektu i doktor nauk o mózgu i kognitywistyce, który pracuje z Surem. Komórki, które mają zastąpić na przykład obszary mózgu odpowiedzialne za przetwarzanie wzrokowe, muszą być szkolone za pomocą sygnałów podobnych do tych wysyłanych przez oczy. W ważnym kroku w badaniach Wilson wykazał, że komórki wyhodowane w naczyniu i wystawione na impulsy elektryczne mniej więcej podobne do tych z oczu, zareagują na te sygnały, tworząc sieci.
W kolejnym ważnym kroku Paul George, doktorant w laboratorium Langera, wykazał, że przewodzący elektrycznie plastik, który zespół ma nadzieję wykorzystać jako
rusztowanie jest biokompatybilne. Kiedy był wszczepiany na sześć tygodni żywym szczurom, neurony rosły wokół niego, a nawet przez dziury w materiale.
Sur mówi, że do ukończenia implantu neuronowego zawierającego połączone w sieć komórki dla pacjentów po udarze brakuje prawdopodobnie 20 lat, ponieważ naukowcy wciąż muszą dowiedzieć się, jak najlepiej wykonać rusztowania, łączyć je z lekami pobudzającymi wzrost nerwów i trenować neurony. Być może najważniejsze jest to, że muszą znaleźć komórki, których mózg nie odrzuci. Może to oznaczać modyfikację komórek macierzystych lub zmianę własnych dojrzałych komórek danej osoby tak, aby rosły jak młode neurony.
Osiągnięcia pośrednie mogą być jednak znacznie bliższe. Proces uczenia się, jak zrobić implant – który według Sura przypomina robienie kawałka mózgu w naczyniu – powinien doprowadzić do wielu podstawowych przełomów w nauce na temat sposobu, w jaki mózg działa i naprawia się. Na przykład siatki elektrod używane do trenowania sieci komórkowych mogą być również wykorzystywane do odczytywania sygnałów wysyłanych przez sieci w miarę ich powstawania, ujawniając, jakie połączenia są nawiązywane, mówi Wilson.
Praca może prowadzić do innych nowych terapii. Na przykład przewodzący plastik może działać jak spaw elektryczny, wypełniając szczeliny spowodowane urazem kręgosłupa. Może być również obciążony lekami i wszczepiony, aby zachęcić neurony wokół urazu do głębszego przeprogramowania się, promując powrót do zdrowia po udarze. Takie postępy posunęłyby się daleko w kierunku poprawy życia ludzi, ponieważ naukowcy zbliżaliby się do swojego ostatecznego celu. – Autorstwa Kevina Bullisa, SM ‘05