Uzdrawiająca mózg nanotechnologia

Chociaż ofiary udaru i urazów mózgu i rdzenia kręgowego czasami wracają do zdrowia dzięki rehabilitacji, często cierpią na trwałe niepełnosprawności, po części dlatego, że tkanka bliznowata i substancje regulujące w mózgu spowalniają wzrost nerwów, uniemożliwiając tkankę nerwową samonaprawianie się. Obecnie wydaje się, że leczenie, które przywróciło utracony wzrok u zwierząt laboratoryjnych, pokonuje te przeszkody, umożliwiając odrastanie masy komórek nerwowych po przecięciu.

Uważamy, że jest to podstawa chirurgii rekonstrukcyjnej mózgu – o czym nikt nigdy wcześniej nie słyszał, mówi Rutledge Ellis-Behnke, badacz projektu i badacz mózgu i nauk kognitywnych w MIT.

Leczenie, opisane w Internecie w tym tygodniu w Proceedings of the National Academy of Sciences i przeprowadzone na MIT, Uniwersytecie w Hongkongu i Czwartym Wojskowym Uniwersytecie Medycznym w Chinach, może być dostępne dla ludzi w badaniach już za trzy lata, jeśli wszystko pójdzie dobrze w badaniach na dużych zwierzętach, twierdzą naukowcy.

W swoich eksperymentach naukowcy najpierw wcięli się w strukturę mózgu, która przekazuje sygnały do ​​widzenia, powodując ślepotę małych zwierząt laboratoryjnych na jedno oko. Następnie w uszkodzony obszar wstrzyknęli przezroczysty płyn zawierający łańcuchy aminokwasów. W środowisku mózgu łańcuchy te, zwane peptydami, łączą się ze sobą, łącząc się w nanoskalowe włókna, które wypełniają lukę pozostawioną przez uszkodzenie. Siatka włókien zapobiega tworzeniu się tkanki bliznowatej i może również sprzyjać wzrostowi komórek (naukowcy wciąż badają zaangażowane mechanizmy).

W rezultacie komórki nerwowe przywróciły zerwane połączenia, pozwalając 75% zwierząt widzieć wystarczająco dobrze, aby wykryć i zwrócić się w stronę pożywienia. Leczenie przywróciło około 30 000 połączeń nerwowych, w porównaniu z 25-30 połączeniami możliwymi w innych eksperymentalnych terapiach, mówi Ellis-Behnke.

Ponieważ leczenie pokonuje kluczowe przeszkody w gojeniu się tkanki nerwowej w udarze oraz urazowym uszkodzeniu mózgu i rdzenia kręgowego, naukowcy, podobnie jak inni eksperci w tej dziedzinie, uważają, że może okazać się skutecznym sposobem leczenia tego typu uszkodzeń układu nerwowego .

Przedstawione dane są prawie zbyt piękne, aby mogły być prawdziwe, mówi Wolfram Tetzlaff, profesor i zastępca dyrektora International Collaboration on Repair Discoveries ( ICORD ) na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej. Uważane za dobrą monetę, odkrycia te są po prostu spektakularne i mogą stać się bardzo użyteczną kombinacją z innymi strategiami regeneracji, mówi. Przyszłe badania pokażą, jak te dane się utrzymają. Takie badania powinny być zaprojektowane w celu ustalenia, czy leczenie działa w przypadku różnych urazów mózgu, a nie tylko zbadanych do tej pory ran ciętych nożem, mówi Tetzlaff.

Powodzenie zabiegu jest nieco zaskakujące, ponieważ nie zastosowano tu chemikaliów stymulujących wzrost nerwów i komórek macierzystych stosowanych w innych badaniach nad regeneracją tkanki nerwowej. Po prostu użyli peptydów i komórki ponownie łączą się z celem, a następnie można zaobserwować zachowanie funkcjonalne u zwierząt – to dla mnie niesamowite, mówi Tat Fong Ng, badacz z powiązanego z Harvardem Schepens Eye Research Institute w Bostonie.

Ng zastanawia się, czy dodanie takich substancji chemicznych i komórek do leczenia może przyspieszyć wzrost, być może umożliwiając ponowne połączenie odległych części mózgu oddzielonych urazem, takim jak udar. Naukowcy twierdzą, że można to zrobić, tworząc ścieżkę przez uszkodzony obszar za pomocą minimalnie inwazyjnej chirurgii i wstrzykując łańcuchy aminokwasów, które następnie łączą się we włókna. Kanał umożliwiłby zarówno wzrost komórkom nerwowym, jak i skierowanie ich we właściwy obszar.

Dotychczas obróbka nanowłókien nie powodowała u małych zwierząt żadnych problemów, takich jak stany zapalne czy agregacja włókien. W ciągu kilku tygodni włókna rozpadają się i opuszczają organizm wraz z moczem. Jako elementy budulcowe białek, aminokwasy mogą być nawet wykorzystywane do wzrostu nowych komórek, twierdzą naukowcy. Ponadto, ponieważ włókna są wykonane z naturalnych aminokwasów, które organizm może wykorzystać, naukowcy są optymistyczni, że w badaniach na dużych zwierzętach i ludziach nie nastąpi żadna reakcja przeciwko nim.

Ed Tehovnik, neurobiolog z MIT, który nie był zaangażowany w prace, mówi, że jest to całkiem obiecujące, dodając, że to może być dopiero początek. Mogą istnieć inne rodzaje nanośrodków, które [naukowcy z MIT] opracują, które mogą jeszcze lepiej promować wzrost. Postrzegam to jako początek, a nie koniec, co jest dobrą rzeczą.

Zdjęcie strony głównej dzięki uprzejmości Narodowej Akademii Nauk. Podpis: Odrastanie komórek nerwowych (na zielono) pokazuje uszkodzony obszar mózgu, który został naprawiony.

ukryć