S-a demonstrat că hidrogelurile sintetice pot fi o structură de bază eficientă pentru creşterea ţesutului neuronal în zonele cu leziuni cerebrale, oferind o posibilă abordare pentru reconstrucţia ţesutului cerebral.
Deşi creşterea creierului poate părea ceva desprins dintr-un film SF, o echipă interdisciplinară de cercetători de la universitatea Hokkaido, din Japonia, a făcut un pas în această direcţie.
Ei au folosit materiale hidrogel, în combinaţie cu celule stem neuronale, pentru a creşte un nou ţesut cerebral. Acest lucru este important deoarece, atunci când ţesutul din creierul uman este deteriorat, ţesutul neuronal nu are aceeaşi capacitate de regenerare ca alte părţi ale corpului uman, cum este pielea.
Primul pas pentru cercetători a fost să dezvolte un material hidrogel în care celulele stem neuronale să poată supravieţui.
Aceştia au descoperit că un gel neutru, realizat cu părţi egale de monomeri încărcaţi pozitiv şi negativ, a dus la cea mai bună aderenţă celulară. Cercetătorii au ajustat apoi proporţiile moleculelor de reticulare pentru a obţine o rigiditate similară cu cea a ţesutului cerebral; au fost apoi creaţi pori în gel în care au putut fi cultivate celulele.
„Când am văzut structura 3D a hidrogelurilor poroase pe care colegul meu Tomáš le-a prezentat la o întâlnire, m-am gândit că acestea ar putea fi utilizate în tratamentele regenerative ca structură de bază pentru creşterea celulelor nervoase”, spune autorul principal, Satoshi Tanikawa.
Odată ce gelurile au fost optimizate, acestea au fost îmbibate într-un ser de factor de creştere pentru a încuraja creşterea vaselor de sânge, iar apoi au fost implantate în zonele deteriorate ale creierului într-un model de şoarece.
După trei săptămâni, cercetătorii au constatat că celulele imune şi celulele neuronale din ţesutul cerebral gazdă din jur intraseră în hidrogel şi vasele de sânge s-au dezvoltat.
În acest moment, cercetătorii au injectat celule stem neuronale în hidrogel. După 40 de zile, rata de supravieţuire a celulelor stem a fost ridicată, iar unele dintre ele se diferenţiaseră în noi celule astrocite sau celule neuronale.
S-a observat că celulele gazdă s-au infiltrat în hidrogel, în timp ce unele celule neuronale noi din hidrogel au migrat în ţesutul cerebral înconjurător, ceea ce arată un anumit grad de integrare între hidrogel şi ţesutul cerebral gazdă.
Natura etapizată a procesului a fost esenţială, deoarece implantarea hidrogelului şi transplantul de celule stem neuronale în acelaşi timp s-au dovedit a fi un eşec.
Acest studiu marchează un pas important către dezvoltarea unor terapii care implică regenerarea ţesutului cerebral; următoarele etape implică studierea momentului optim de transplant şi a efectului răspunsului inflamator asupra celulelor transplantate.
„Afecţiunile vaselor de sânge din creier, cum ar fi infarctul cerebral, reprezintă o patologie majoră”, a comentat Tanikawa.
„Acestea, nu numai că au o rată de mortalitate mare, dar cei care supravieţuiesc se luptă cu sechele severe. Cred că această cercetare va deveni baza unor tratamente medicale care ar putea ajuta astfel de pacienţi”, au concluzionat autorii japoznezi.
(Fotografie a hidrogelului semitransparent utilizat în acest studiu. Credit: Satoshi Tanikawa, et al. Scientific Reports, 14 februarie 2023).
