Naukowcy z Northwestern University opracowali nową terapię w postaci wstrzyknięć, która wykorzystuje „tańczące cząsteczki” do odwrócenia paraliżu i naprawy tkanki po ciężkich urazach rdzenia kręgowego. W nowym badaniu naukowcy podali pojedynczy zastrzyk do tkanek otaczających rdzeń kręgowy sparaliżowanych myszy. Zaledwie cztery tygodnie później zwierzęta odzyskały zdolność chodzenia. Wysyłając bioaktywne sygnały, aby pobudzić komórki do naprawy i regeneracji, ta przełomowa terapia radykalnie poprawiła poważnie uszkodzony rdzeń kręgowy na pięć kluczowych sposobów: zregenerowała odcięte rozszerzenia neuronów, zwane aksonami; wytworzyła tkankę bliznowatą, która może tworzyć fizyczną barierę regeneracji i naprawy, pobudziła tworzenie mieliny, warstwy izolacyjnej aksonów, która jest ważna w skutecznym przesyłaniu sygnałów elektrycznych; pobudziła funkcjonalne naczynia krwionośne utworzone w celu dostarczania składników odżywczych do komórek w miejscu uszkodzenia; oraz w wyniku jej działalności przeżyło więcej neuronów ruchowych. Po spełnieniu funkcji materiały ulegają biodegradacji w składniki odżywcze dla komórek w ciągu 12. tygodni, a następnie całkowicie znikają z organizmu bez zauważalnych skutków ubocznych. Jest to pierwsze badanie, w którym naukowcy kontrolowali zbiorowy ruch cząsteczek poprzez zmiany w strukturze chemicznej w celu zwiększenia skuteczności środka terapeutycznego „Nasze badania mają na celu znalezienie terapii, która może zapobiec paraliżowi osób po poważnym urazie lub chorobie” – powiedział Samuel I. Stupp z Northwestern, który prowadził badanie. „Od dziesięcioleci pozostaje to głównym wyzwaniem dla naukowców, ponieważ centralny układ nerwowy naszego organizmu, który obejmuje mózg i rdzeń kręgowy, nie ma żadnej znaczącej zdolności do samonaprawy po urazie lub po wystąpieniu choroby zwyrodnieniowej”. Stupp jest profesorem nauk o materiałach i inżynierii materiałowej, chemii, medycyny i inżynierii biomedycznej w Northwester.
Średnia długość życia nie poprawiła się od lat 80.
Według National Spinal Core Injury Statistical Center w Stanach Zjednoczonych prawie 300 000 osób żyje obecnie z urazem rdzenia kręgowego. Życie tych pacjentów może być niezwykle trudne. Mniej niż 3% osób z całkowitym urazem kiedykolwiek odzyskuje podstawowe funkcje fizyczne. A około 30% jest ponownie hospitalizowanych co najmniej raz w ciągu roku po początkowym urazie, co kosztuje miliony dolarów w średnich kosztach opieki zdrowotnej w ciągu całego życia na pacjenta. Oczekiwana długość życia osób z urazami rdzenia kręgowego jest znacznie niższa niż osób bez urazów rdzenia kręgowego i nie uległa poprawie od lat 80. XX wieku. „Obecnie nie ma leków, które wyzwalają regenerację rdzenia kręgowego” – powiedział Stupp, ekspert medycyny regeneracyjnej. „Chciałem mieć wpływ na wyniki urazów rdzenia kręgowego i rozwiązać ten problem, biorąc pod uwagę ogromny wpływ, jaki może to mieć na życie pacjentów. Ponadto nowa nauka zajmująca się leczeniem urazów rdzenia kręgowego może mieć wpływ na strategie dotyczące chorób neurodegeneracyjnych i udar”
„Tańczące cząsteczki” uderzają w ruchome cele
Sekretem nowego przełomowego środka terapeutycznego Stuppa jest dostrojenie ruchu molekuł, aby mogły znaleźć i odpowiednio zaangażować stale poruszające się receptory komórkowe. Po wstrzyknięciu w postaci płynu terapia natychmiast wnika w złożoną sieć nanowłókien, które naśladują macierz zewnątrzkomórkową rdzenia kręgowego. Dopasowując strukturę matrycy, naśladując ruch cząsteczek biologicznych i wprowadzając sygnały dla receptorów, materiały syntetyczne są w stanie komunikować się z komórkami. „Receptory w neuronach i innych komórkach nieustannie się poruszają” – powiedział Stupp. „Kluczową innowacją w naszych badaniach, której nigdy wcześniej nie przeprowadzano, jest kontrolowanie zbiorowego ruchu ponad 100 000 cząsteczek w naszych nanowłókienkach.” Stupp i jego zespół odkryli, że precyzyjne dostrojenie ruchu molekuł w sieci nanowłókien w celu zwiększenia ich elastyczności przyniosło większą skuteczność terapeutyczną u sparaliżowanych myszy. Potwierdzili również, że preparaty ich terapii o zwiększonym ruchu molekularnym lepiej sprawdzały się podczas testów in vitro na komórkach ludzkich, co wskazuje na zwiększoną bioaktywność i sygnalizację komórkową. „Biorąc pod uwagę, że same komórki i ich receptory są w ciągłym ruchu, można sobie wyobrazić, że poruszające się szybciej cząsteczki częściej napotykają te receptory” – powiedział Stupp. „Jeśli cząsteczki są powolne i nie tak „społeczne”, mogą nigdy nie wejść w kontakt z komórkami”.
Uniwersalne zastosowanie
Chociaż nowa terapia może być stosowana do zapobiegania paraliżowi po poważnych urazach (wypadki samochodowe, upadki, wypadki sportowe i rany postrzałowe), a także chorób, Stupp wierzy w odkrycie, że „ruch supramolekularny” jest kluczowym czynnikiem bioaktywności i może być stosowany do innych terapii i celów. „Tkanki ośrodkowego układu nerwowego, które z powodzeniem zregenerowaliśmy w uszkodzonym rdzeniu kręgowym, są podobne do tych w mózgu dotkniętych udarem i chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak ALS, choroba Parkinsona i choroba Alzheimera” – powiedział Stupp. „Ponadto, nasze fundamentalne odkrycie dotyczące kontrolowania ruchu zespołów molekularnych w celu wzmocnienia sygnalizacji komórkowej może być powszechnie stosowane w celach biomedycznych”.
Bibliografia:
Źródło zdjęcia: pixabay.com
Więcej komentarzy...