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Cervello Patch
Oltre un milione di sopravvissuti all'ictus negli Stati Uniti hanno disabilità significative anche dopo la riabilitazione e si prevede che questo numero aumenterà con l'invecchiamento della generazione del baby boom.
Ma c'è speranza che le abilità perdute possano un giorno essere ripristinate, grazie a una collaborazione tra il professore di ingegneria chimica e biomedica Robert Langer, ScD '74, e il professore di neuroscienze Mriganka Sur. Il team, finanziato nell'ambito dell'alleanza MIT-DuPont da 60 milioni di dollari, ha compiuto progressi significativi verso la creazione di impianti per sostituire le aree del cervello danneggiate da ictus.
L'obiettivo è rendere le cose come erano all'inizio [prima dell'ictus], dice Langer. Per sostituire le aree danneggiate, il team intende far crescere reti di cellule cerebrali su un'impalcatura che verrà impiantata chirurgicamente nella regione interessata. I farmaci incorporati nell'impalcatura incoraggeranno le cellule a crescere, stabilire connessioni con le cellule native vicine e, sperano i ricercatori, ripristinare le capacità perdute del paziente colpito da ictus.
Finora i ricercatori hanno dimostrato la capacità di persuadere le cellule nervose a formare reti in vitro. Prima che le cellule cerebrali possano essere impiantate, tuttavia, devono essere preparate per i loro nuovi ruoli, nello stesso modo in cui gli studenti delle scuole superiori devono imparare il calcolo se sperano di avere successo in un corso di ingegneria del MIT, afferma Nathan Wilson, un collaboratore del progetto e un postdoc in scienze del cervello e cognitive che collabora con Sur. Le cellule destinate a sostituire le aree di elaborazione visiva del cervello, ad esempio, devono essere addestrate con segnali simili a quelli inviati dagli occhi. In una fase importante della ricerca, Wilson ha dimostrato che le cellule cresciute in un piatto ed esposte a impulsi elettrici più o meno simili a quelli degli occhi risponderanno a questi segnali formando reti.
In un altro passo importante, Paul George, uno studente laureato nel laboratorio di Langer, ha dimostrato che una plastica elettricamente conduttiva che il team spera di utilizzare come
l'impalcatura è biocompatibile. Quando è stato impiantato per sei settimane in topi vivi, i neuroni sono cresciuti intorno e anche attraverso di esso, attraverso buchi nel materiale.
Sur dice che un impianto neurale contenente cellule in rete per i pazienti con ictus è probabilmente a 20 anni dal completamento, dal momento che i ricercatori devono ancora imparare come realizzare al meglio gli scaffold, associarli a farmaci che incoraggiano la crescita dei nervi e addestrare i neuroni. Forse la cosa più importante è che hanno bisogno di trovare cellule che il cervello non rifiuterà. Ciò potrebbe significare modificare le cellule staminali o alterare le cellule mature di una persona in modo che crescano come giovani neuroni.
Tuttavia, i risultati intermedi possono essere molto più vicini. Il processo di apprendimento di come realizzare un impianto, che secondo Sur è come creare un pezzo di cervello in un piatto, dovrebbe portare a molte scoperte scientifiche di base sul modo in cui i cervelli funzionano e si riparano. Ad esempio, le griglie di elettrodi utilizzate per addestrare le reti cellulari possono essere utilizzate anche per leggere i segnali inviati attraverso le reti mentre si formano, rivelando quali connessioni vengono effettuate, afferma Wilson.
Il lavoro potrebbe portare ad altre nuove terapie. Ad esempio, la plastica conduttiva potrebbe funzionare come una giunzione elettrica, colmando le lacune causate da lesioni spinali. Potrebbe anche essere caricato con farmaci e impiantato per incoraggiare i neuroni attorno a una lesione a ricablarsi più ampiamente, favorendo il recupero dall'ictus. Tali progressi andrebbero molto verso il miglioramento della vita delle persone, poiché i ricercatori si avvicinano al loro obiettivo finale. – Di Kevin Bullis, SM ‘05