Oamenii de știință au făcut un pas important spre tratarea leziunilor măduvei spinării care provoacă paralizie

Oamenii de știință au făcut un pas important spre tratarea leziunilor măduvei spinării care provoacă paralizie, conform Science Alert.

În laborator, cercetătorii de la Northwestern University au crescut organoizi minusculi ai măduvei spinării umane. Apoi au provocat leziuni acestor mostre și au aplicat un tratament care a ajutat țesutul să se repare și să se regenereze.

„Am decis să dezvoltăm două modele diferite de leziuni într-un organoid al măduvei spinării umane și să testăm terapia noastră pentru a vedea dacă rezultatele seamănă cu cele observate anterior la modelul animal”, a declarat inginerul biomedical Samuel Stupp.

„După aplicarea terapiei, cicatricea glială s-a estompat semnificativ, devenind aproape nedetectabilă, iar noi am observat creșterea neuritelor, similară regenerării axonilor văzute la animale. Aceasta confirmă că terapia noastră are șanse reale să funcționeze la oameni”.

Leziunile măduvei spinării duc adesea la paralizie deoarece celulele nervoase afectate din sistemul nervos central se regenerează foarte slab. Acest lucru se întâmplă, în parte, din cauza mecanismelor de inhibare care împiedică formarea de noi axoni și apariției țesutului cicatricial greu de penetrat de fibrele nervoase.

În cercetări anterioare, Stupp și echipa sa au dezvoltat un material numit IKVAV-PA, pe care l-au folosit pentru a inversa paralizia la șoareci cu leziuni severe ale măduvei spinării. Cheia tratamentului constă în peptide terapeutice supramoleculare – supranumite „molecule dansatoare” – care pot imita mișcarea receptorilor de pe celulele nervoase pentru a stimula regenerarea axonilor.

„Având în vedere că celulele și receptorii lor sunt în permanentă mișcare, vă puteți imagina că moleculele care se mișcă mai rapid vor întâlni acești receptori mai des”, explica Stupp în 2021. „Dacă moleculele sunt lente și mai puțin ‘sociabile’, este posibil să nu intre niciodată în contact cu celulele.”

Modelele pe șoareci sunt importante, dar reprezintă doar un prim pas. Deși aceste animale oferă un cadru util pentru explorarea unui posibil tratament, următorul pas logic este testarea pe țesut uman – nu direct pe oameni, unde pot apărea riscuri, ci pe structuri cultivate din celule stem.

„Unul dintre cele mai interesante aspecte ale organoizilor este că îi putem folosi pentru a testa noi terapii pe țesut uman”, spune Stupp. „În afara unui studiu clinic, este singura modalitate de a atinge acest obiectiv”.

Astfel, cercetătorii au folosit celule stem pluripotente induse de la un donator adult pentru a crește organoizi ai măduvei spinării de aproximativ 3 milimetri lățime, pe care i-au cultivat timp de câteva luni. În acest interval, organoizii au dezvoltat o mare parte din arhitectura celulară a unei măduve spinării umane, inclusiv neuroni, astrocite și straturi organizate de țesut.

După maturizare, unii organoizi au fost secționați cu un bisturiu, iar alții au suferit o leziune prin compresie, similară traumatismelor prin strivire care pot apărea într-un accident auto. Ambele tipuri de leziuni pot duce la paralizie.

În fiecare caz, organoizii au prezentat moarte imediată a celulelor nervoase, formarea cicatricilor gliale în jurul zonei afectate și inflamație – reacții similare celor observate în leziunile reale ale măduvei spinării.

„Am putut distinge între astrocitele care fac parte din țesutul normal și cele din cicatricea glială, care sunt mai mari și foarte dens compactate”, spune Stupp. „Am detectat, de asemenea, producția de proteoglicani sulfați de condroitină, molecule din sistemul nervos care răspund la leziuni și boli”.

Ulterior, lichidul IKVAV-PA a fost aplicat pe unele dintre leziuni, în timp ce altele au fost tratate cu o substanță de control care nu conținea moleculele „dansatoare”. În cazurile tratate, lichidul s-a transformat rapid într-un gel, formând un schelet de susținere, în timp ce moleculele active au stimulat chimic și fizic regenerarea celulelor nervoase.

Diferența a fost remarcabilă. Organoizii tratați au prezentat mult mai puțină inflamație și cicatrizare decât grupul de control, precum și o regenerare semnificativ mai mare a celulelor nervoase.

Deși este probabil să mai dureze ani până când tratamentul va fi testat pe oameni, rezultatele obținute atât în modele pe șoareci, cât și pe țesut uman sunt extrem de promițătoare pentru dezvoltarea unor terapii viitoare.

Cercetarea a fost publicată în revista Nature Biomedical Engineering.