Predstavljajte si, da bi kirurgi lahko presadili zdrave nevrone bolnikom, ki živijo z nevrodegenerativnimi boleznimi ali poškodbami možganov oziroma hrbtenjače. Vzgojili bi jih v laboratoriju iz pacientovih lastnih celic z uporabo sintetičnega bioaktivnega materiala, ki je primeren za 3D-tiskanje. Sliši se kot znanstvena fantastika, vendar objava v Advanced Science (22. februarja 2021) potrjuje, da je nekaj takega mogoče. Odkritje je uspelo raziskovalcem Univerze Northwestern in napoveduje revolucijo ne samo v nevrologiji, pač pa tudi v številnih drugih medicinskih vejah.
Nadzor procesov samosestavljanja molekul
Ključen je nadzor procesov samosestavljanja molekul v materialu. To raziskovalcem omogoča, da spremenijo strukturo in funkcije vse od nanodelca do velikosti vidnih sprememb. Že leta 2018 so odkrili, da je umetno tkivo mogoče oblikovati z zelo dinamičnimi molekulami, programiranimi za samoorganiziranje in tvorbo strukturiranih snopov nanovlaken. Zdaj je raziskovalna skupina dokazala, da lahko ti snopi povečajo rast nevronov. Ta izjemno pomembna ugotovitev in bi lahko prinesla nove načine zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni tudi tudi poškodbi hrbtenjače.
“To je prvi primer, da smo pojav molekularne prerazporeditve uspeli izkoristiti za uporabo v regenerativni medicini. Biomaterial lahko lahko uporabimo tudi v diagnostiki in kot pomoč pri razumevanju patologij,« je povedal Samuel I. Stupp, vodilni avtor študije in direktor Northwestern Simpson Querrey Inštituta.
Nevroni aktivno prodrejo v velike pore
Nevrone stimulira protein v osrednjem živčevju, znan kot možganski nevrotrofični faktor (BDNF), ki nevronom pomaga preživeti s spodbujanjem sinaptičnih povezav in jim omogoča, da postanejo bolj plastični. BDNF je lahko dragocena terapija za bolnike z nevrodegenerativnimi boleznimi in poškodbami hrbtenjače, vendar se te beljakovine v telesu hitro razgradijo in jih je drago proizvesti.
Ena od molekul v novem materialu vključuje posnetek BDNF in aktivira njegov receptor, znan kot Trkb. Ekipa je ugotovila, da nevroni aktivno prodrejo v velike pore in naselijo nov biomaterial, ko je prisoten mimetični signal. To bi lahko ustvarilo tudi okolje, v katerem nevroni (ki se razlikujejo od tistih iz matičnih celic pacientov), dozorijo pred presaditvijo.
Zdaj, ko je ekipa uspešno dokazala koncept, Stupp verjame, da se odpirajo številne možnosti uporabe v regenerativni medicini. Preproste kemične spremembe v biomaterialu namreč omogočijo, da le-ta odda signale za širok spekter tkiv.
Izvirno objavo v celoti najdete TUKAJ.
