O echipă de oameni de ştiinţă din China avansează cercetarea pentru construirea unor ţesuturi asemănătoare măduvei spinării umane care pot fi utilizate pentru terapia leziunilor măduvei.
O echipă de cercetare de la Institutul de genetică şi biologie a dezvoltării (IGDB) din cadrul Academiei Chineze de Ştiinţe a construit un ţesut asemănător măduvei spinării (foto credit: IGDB) cu funcţie de ghidare a medicamentelor pentru repararea leziunilor măduvei spinării (SCI).
Repararea acestor leziuni reprezintă una dintre cele mai dificile probleme medicale din lume. Implanturile asemănătoare măduvei spinării create pe bază de celule stem şi biomateriale oferă o nouă metodă de îmbunătăţire a rezultatelor terapeutice pentru astfel de leziuni ale măduvei.
Aderarea celulelor stem la aceste implanturi poate fi controlată de rigiditatea, structura topologică a suprafeţei şi porozitatea implantului, precum şi de modificarea ligandului integrinelor sau a moleculelor de adeziune pe baza interacţiunilor necovalente.
Cu toate acestea, reversibilitatea dinamică a adeziunii necovalente poate fi nefavorabilă pentru retenţia celulelor în medii complicate după astfel de leziuni ale măduvei. Spre deosebire de interacţiunile necovalente, interacţiunile covalente formează legături mai puternice care ţin atomii împreună prin partajarea electronilor.
Până acum nu s-a reuşit să se stabilească dacă o conjugare covalentă între biomateriale şi celulele stem poate fi utilizată pentru ingineria ţesuturilor (tisulară).
În recentul studiu studiu, cercetătorii au marcat mai întâi metabolic celulele progenitoare neuronale umane (NPC) cu Ac4ManNAz şi au modificat implantul de colagen NeuroRegen cu grupe de dibenzociclooctan (DBCO) pentru a crea o interacţiune covalentă între biomateriale şi celule.
Potrivit cercetătorilor, conjugarea covalentă a prelungit semnificativ retenţia celulelor pe implant, a indus celulele să se răspândească de-a lungul direcţiei fibrelor şi a promovat diferenţierea celulară. Aceştia au asamblat apoi implantul NeuroRegen care conţine NPC într-un tub de colagen care conţine astrocite umane marcate cu N3 pentru a forma un transplant asemănător cu o măduvă spinală artificială.
Pe baza recunoaşterii covalente dintre astrocitele N3 şi nanoparticulele modificate cu DBCO, cercetătorii au livrat un agent neuroprotector, edaravone, pentru a atenua stresul oxidativ după implantarea în locurile cu leziuni ale măduvei spinării.
Echipa a constatat că implantarea unui transplant asemănător cu o măduvă spinală artificială a promovat în mod semnificativ supravieţuirea celulelor, regenerarea neuronală, angiogeneza şi recuperarea funcţiei de locomoţie la şobolani după SCI.
Cercetătorii de la IGDB lucrează în domeniul cercetării reparaţiilor SCI de peste 20 de ani. Implantul NeuroRegen pe care l-au dezvoltat a fost eficientă în studiile clinice care au implicat peste 100 de pacienţi.
Pentru a îmbunătăţi şi mai mult efectul terapeutic, aceştia desfăşoară în prezent un proiect de inginerie tisulară a măduvei spinării bazat pe implantul NeuroRegen.
Pentru a selecta celulele adecvate pentru ingineria ţesuturilor măduvei spinării, ei au comparat celulele stem neuronale de la diferite origini de ţesut şi au stabilit o metodă de cultivare a celulelor stem neuronale şi a astrocitelor de calitate clinică, derivate din ţesutul măduvei spinării umane.
Prin intermediul altor cercetări şi al prezentului studiu, oamenii de ştiinţă se străduiesc acum să construiască ţesuturi asemănătoare măduvei spinării umane care pot fi utilizate pentru terapia SCI la om.
Studiul a fost publicat săptămâna trecută, în Science Advances.
