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Nanotecnologia per la guarigione del cervello
Sebbene le vittime di ictus e lesioni traumatiche al cervello e al midollo spinale a volte guariscano attraverso la riabilitazione, spesso hanno disabilità permanenti, in parte perché il tessuto cicatriziale e le sostanze chimiche regolatrici nel cervello rallentano la crescita dei nervi, impedendo al tessuto nervoso di ripararsi. Ora un trattamento che ha ripristinato la vista persa negli animali da laboratorio sembra superare questi ostacoli, consentendo a una massa di cellule nervose di ricrescere dopo essere state tagliate.
Riteniamo che questa sia la base della chirurgia ricostruttiva del cervello, qualcosa di cui nessuno ha mai sentito parlare prima, afferma Rutledge Ellis-Behnke, ricercatore del progetto e ricercatore di scienze cognitive e del cervello al MIT.
Il trattamento, descritto online questa settimana negli Atti della National Academy of Sciences ed eseguito al MIT, all'Università di Hong Kong e alla Quarta Università di Medicina Militare in Cina, potrebbe essere disponibile per gli esseri umani negli studi in appena tre anni, se tutto va bene negli studi su animali di grandi dimensioni, dicono i ricercatori.
Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno prima tagliato una struttura cerebrale che trasmette segnali per la vista, causando l'accecamento di un occhio dei piccoli animali da laboratorio. Hanno quindi iniettato un fluido chiaro contenente catene di amminoacidi nell'area danneggiata. Una volta nell'ambiente del cervello, queste catene, chiamate peptidi, si legano l'una all'altra, assemblandosi in fibre su scala nanometrica che colmano il vuoto lasciato dal danno. La rete di fibre impedisce la formazione di tessuto cicatriziale e può anche favorire la crescita cellulare (i ricercatori stanno ancora studiando i meccanismi coinvolti).
Di conseguenza, le cellule nervose hanno ripristinato le connessioni interrotte, consentendo al 75% degli animali di vedere abbastanza bene da rilevare e rivolgersi al cibo. Il trattamento ha ripristinato circa 30.000 connessioni nervose, rispetto alle 25-30 connessioni rese possibili in altri trattamenti sperimentali, afferma Ellis-Behnke.
Poiché il trattamento supera gli ostacoli chiave alla guarigione del tessuto nervoso in caso di ictus e lesioni traumatiche al cervello e al midollo spinale, i ricercatori, così come altri esperti del settore, ritengono che potrebbe rivelarsi un trattamento efficace per questi tipi di danni al sistema nervoso. .
I dati presentati sono quasi troppo belli per essere veri, afferma Wolfram Tetzlaff, professore e direttore associato dell'International Collaboration on Repair Discoveries ( ICORD ) presso l'Università della Columbia Britannica. Prese alla lettera, queste scoperte sono semplicemente spettacolari e potrebbero diventare una combinazione molto utile con altre strategie di rigenerazione, dice. Studi futuri mostreranno come reggeranno questi dati. Tali studi dovrebbero essere progettati per determinare se il trattamento funziona con una varietà di lesioni cerebrali, non solo con i tagli di coltello studiati finora, afferma Tetzlaff.
Il successo del trattamento è in qualche modo sorprendente, perché qui non sono state utilizzate le sostanze chimiche che stimolano la crescita nervosa e le cellule staminali utilizzate in altre ricerche sulla rigenerazione dei tessuti nervosi. Hanno semplicemente usato i peptidi e le cellule si sono riconnettete con il bersaglio, e poi il comportamento funzionale può essere visto negli animali - è sorprendente per me, dice Tat Fong Ng, un ricercatore presso lo Schepens Eye Research Institute di Boston, affiliato ad Harvard.
Ng si chiede se l'aggiunta di tali sostanze chimiche e cellule al trattamento possa accelerare la crescita, forse rendendo possibile ricollegare parti distanti del cervello separate da una lesione, come in un ictus. I ricercatori dicono che questo potrebbe essere fatto formando un percorso attraverso un'area danneggiata usando un intervento chirurgico minimamente invasivo e iniettando le catene di amminoacidi, che poi si assemblano nelle fibre. Il canale consentirebbe alle cellule nervose di crescere e le guiderebbe nell'area giusta.
Finora, il trattamento con le nanofibre non ha causato problemi, come infiammazione o aggregazione di fibre, nei piccoli animali. In poche settimane, le fibre si rompono e lasciano il corpo nelle urine. Come elementi costitutivi delle proteine, gli amminoacidi potrebbero essere utilizzati anche per la crescita di nuove cellule, affermano i ricercatori. Inoltre, poiché le fibre sono costituite da amminoacidi naturali che il corpo può utilizzare, i ricercatori sono ottimisti sul fatto che non si verificherà alcuna reazione contro di esse negli studi con animali di grossa taglia e umani.
Ed Tehovnik, un neuroscienziato del MIT che non è stato coinvolto nel lavoro, dice che ha molte promesse, aggiungendo che potrebbe essere solo l'inizio. Potrebbero esserci altri tipi di nano-agenti sviluppati da [i ricercatori del MIT] che potrebbero promuovere la crescita ancora meglio. Lo vedo come l'inizio, non la fine, il che è una buona cosa.
Immagine della home page per gentile concessione dell'Accademia Nazionale delle Scienze. Didascalia: La ricrescita delle cellule nervose (in verde) mostra un'area danneggiata del cervello che è stata riparata.