Cercetătorii de la Universitatea din Minnesota au dezvoltat o metodă inovatoare pentru a repara leziunile măduvei spinării. Abordarea a permis şobolanilor cu măduva spinării complet secţionată să îşi recapete mobilitatea, oferind o nouă speranţă pentru viitoarele tratamente la oameni.
Oamenii de ştiinţă au reuşit să creeze organoizi de măduva spinării - structuri tridimensionale crescute în laborator - care imită organizarea şi funcţia ţesutului nervos spinal.
Pentru prima dată, o echipă de cercetători de la Universitatea din Minnesota Twin Cities a demonstrat un proces revoluţionar care combină imprimarea 3D, biologia celulelor stem şi ţesuturile crescute în laborator pentru recuperarea după leziuni ale măduvei spinării.
Studiul abordează o problemă majoră în medicina regenerativă: incapacitatea fibrelor nervoase de a se regenera şi de a restabili conexiunile într-o zonă de leziune.
În Statele Unite, peste 300.000 de persoane trăiesc cu leziuni ale măduvei spinării, iar în prezent nu există tratamente care să inverseze complet paralizia.
Metoda foloseşte o structură tridimensională unică, numită schelă din organoizi de măduvă, realizată prin imprimare 3D pentru a ghida creşterea celulelor stem în structuri organizate ce reproduc segmente de măduva spinării. Aceasta conţine canale microscopice care ghidează dezvoltarea unor celule specializate numite celule progenitoare neuronale spinale (sNPCs). Aceste celule sunt obţinute din celule stem adulte şi au capacitatea de a se transforma în diferite tipuri de neuroni.
„Canalele create prin imprimare 3D direcţionează creşterea celulelor stem, asigurând formarea de fibre nervoase în direcţia dorită. Practic, schela acţionează ca un sistem de releu care ocoleşte zona deteriorată a măduvei spinării”, a explicat Guebum Han, autorul principal al studiului.
Aceste structuri sunt considerate organoizi, deoarece nu sunt doar simple culturi celulare, ci formează o arhitectură complexă, cu neuroni care se conectează între ei şi care pot integra impulsuri nervoase.
Practic, cercetătorii au creat un „mini-sistem nervos spinal” în laborator. Acesta a fost apoi implantat în zona cu leziuni la şobolani, unde a funcţionat ca o punte biologică între capetele secţionate ale măduvei. În timp, organoizii de măduvă s-au integrat în ţesutul nervos al animalului, iar noile fibre nervoase au început să transmită semnale, ceea ce a dus la recuperarea parţială a mobilităţii.
Este important de subliniat că aceşti organoizi nu sunt încă complet maturi şi nu pot înlocui integral o măduvă umană, dar reprezintă un pas revoluţionar în medicina regenerativă, şi deschid calea către viitoare terapii care ar putea permite reconectarea circuitelor neuronale la pacienţii cu paralizie severă.
În experiment, cercetătorii au implantat aceste structuri în şobolani cu măduva spinării complet secţionată. Celulele s-au diferenţiat în neuroni funcţionali şi au extins fibre nervoase în ambele direcţii, conectându-se cu reţelele nervoase existente ale gazdei.
În timp, noile conexiuni s-au integrat perfect în ţesutul spinal, ceea ce a dus la o recuperare funcţională semnificativă a şobolanilor.
„Medicina regenerativă deschide o nouă eră în cercetarea leziunilor măduvei spinării. Suntem entuziasmaţi de potenţialul acestor ’organoizi de măduva spinării’ şi dorim să continuăm dezvoltarea lor pentru aplicaţii clinice viitoare”, a declarat Ann Parr, profesor de neurochirurgie la Universitatea din Minnesota, citată într-un comunicat.
Deşi studiul se află în fază incipientă şi a fost realizat doar pe modele animale, rezultatele oferă o direcţie promiţătoare pentru dezvoltarea unor tratamente inovatoare destinate pacienţilor cu leziuni grave ale măduvei spinării. Următorul obiectiv al echipei este creşterea producţiei de organoizi de măduvă şi adaptarea tehnologiei pentru utilizare umană.
Cercetarea a fost realizată în colaborare cu mai multe departamente universitare, iar finanţarea a fost asigurată de National Institutes of Health (NIH), Programul de Cercetare pentru Leziuni Medulare şi Traumatisme Craniene al statului Minnesota şi Spinal Cord Society.
Cercetarea completă poate fi consultată pe site-ul revistei Advanced Healthcare Materials.
Noua cercetare combină imprimarea 3D, biologia celulelor stem şi ţesuturile crescute în laborator pentru dezvoltarea unor posibile tratamente ale leziunilor măduvei spinării. Foto: McAlpine Research Group, Universitatea din Minnesota.
