Insult on endiselt üks tänapäeva meditsiini ees seisvatest suurtest väljakutsetest. Hispaanias on see naiste peamine surmapõhjus ja rahvastiku teine peamine surmapõhjus.ja jätab paljudele ellujäänutele püsivaid tagajärgi, mis mõjutavad nende igapäevaelu. Kuigi on olemas ravimeetodeid ajuarterit blokeeriva trombi lahustamiseks või eemaldamiseks, on tegelikkuses see, et märkimisväärne hulk patsiente ei saa neid õigeaegselt või ei vasta abikõlblikkuse nõuetele.
Selles kontekstis on rühm Hispaania teadlasi astunud silmatorkava sammu teistsuguse lähenemisviisi suunas: arteri lihtsalt avamise asemel otsivad nad viise, kuidas aktiveerida aju enda loomulikke kaitse- ja parandusmehhanismeNende ettepanek hõlmab väikest siidist plaastrit, mis implanteeritakse pärast insulti otse aju pinnale.
Siidiplaaster, mis aitab aju ennast parandada
Selle areng siidist fibroiiniplaaster Projekti viib läbi Madridi Polütehnilise Ülikooli (UPM) meeskond koostöös Madridi Complutense Ülikooliga (UCM) ja Hispaania Riikliku Teadusnõukoguga (CSIC). See on looduslik, bioühilduv ja vastupidav biomaterjal, mis on saadud siidkookonitest, mis kohandub hästi ajukoega ja talub ensümaatilist lagunemist vajaliku aja jooksul.
Seade asetatakse aju pinnale, otse insuldi poolt mõjutatud piirkonna kohale. Sealt edasi toimib see omamoodi platvormina, mis See vabastab kontrollitud viisil spetsiifilise molekuli SDF-1α (tuntud ka kui CXCL12).See valk toimib tüvirakkude signaalina, soodustades nende migratsiooni kahjustatud piirkonda ja püsimist selles keskkonnas.
Seni oli terapeutiliste molekulide või tüvirakkude kasutamine kesknärvisüsteemis kaugeltki lihtne. nende ainete haprus ja aju kaitsvad looduslikud barjäärid (näiteks hematoentsefaalbarjäär) raskendab neil vigastatud piirkonda piisavas koguses jõudmist ja vajaliku aja jooksul aktiivsena püsimist.
Siidplaaster püüab seda probleemi lahendada, pakkudes stabiilset füüsilist tuge, mis on otseses kontaktis ajukoega ja võimaldab a SDF-1α püsiv vabanemine vähemalt ühe nädala jooksul, kriitiline ajavahemik pärast insulti, mille jooksul otsustatakse suur osa kahjustustest ja taastumispotentsiaalist.
Kuidas SDF-1α molekul toimib ja miks see on nii oluline
Selle strateegia võti peitub SDF-1α funktsioonis. See molekul kuulub kemokiinide perekonda ja osaleb suunata erinevat tüüpi tüvi- ja eellasrakkude migratsiooniUuringus täheldasid teadlased, et SDF-1α stabiliseerimine siidfibroiinikilede abil aitab säilitada selle bioloogilist aktiivsust pikema aja jooksul.
Plaastrist vabanedes soodustab SDF-1α saabumist mesenhümaalsed tüvirakud ja hematopoeetilised eellasrakud aju vigastatud piirkonna suunas. Asi pole ainult nende ligimeelitamises, vaid ka nende julgustamises jääma sinna, kus neid vajatakse, minimeerides nende hajumist teistesse piirkondadesse, kus nende mõju oleks vähem kasulik.
Nende rakkude olemasolu ajuinfarkti piirkonnas võib kaasa aidata aktiveerida enesekaitse ja eneseparandusmehhanismidneuroprotektiivsete faktorite vabanemine, lokaalse põletiku moduleerimine, kahjustatud neuronite ellujäämise toetamine ja potentsiaalselt kahjustatud koe teatud määral regeneratsiooni soodustamine.
Kombinatsioon a stabiilne ja bioühilduv biomaterjal (siidfibroiini) ühendamine signaalimolekuliga nagu SDF-1α võimaldab säilitada aju pinnal keemilist gradienti, mis juhib tüvirakkude liikumist ajal, mil kude on pärast insulti kõige haavatavam.
Tulemused loommudelites: vähem kahjustusi ja parem taastumine
Siidplaastrit pole veel inimestel testitud, kuid loommudelitel tehtud katsed pakuvad huvitavaid vihjeid. Uuringutes, mis viidi läbi inimestega hiirtele tehti eksperimentaalne insultBioaktiivse plaastri implanteerimine ajukoorele saavutas mitmeid efekte, mida teadlased peavad oluliseks.
Esiteks, a tüvirakkude suurenenud värbamine ja säilitamine implantaadi piirkonnas võrreldes kontrollrühmadega. Nende kontrollrühmade hulka kuulusid loomad, kellele tehti operatsioon ilma ravita, teised said valguvaba siidkile ja teised, kes said SDF-1α-d lihtsas lahuses ilma biomaterjali toeta.
Teiseks, plaastriga töödeldud loomadel ilmnes väiksem ajuinfarkti maht võrreldes kontrollrühmadega. Pärast ligikaudu kahenädalast jälgimist oli kahjustatud koe pindala molekuliga laetud siidist seadme saanud ajudes märkimisväärselt vähenenud.
Lisaks infarkti suurusele hindasid teadlased ka funktsionaalne taastumineKäitumistestide ja aju elektrilise aktiivsuse salvestuste abil leidsid nad, et töödeldud hiirtel oli insuldi poolt muudetud sensomotoorse osavuse ja elektriliste mustrite taastumine märgatavam.
Kokkuvõttes toetavad need tulemused ideed, et plaastril pole mitte ainult struktuuriline mõju kahjustuse mahule, vaid see annab ka ... praktiline võimete parandamine et insult oli seda kahjustanud. Sellegipoolest märgivad autorid ise, et praegu on tegemist eksperimentaalse lähenemisviisiga prekliinilises faasis.
Suur terviseprobleem Hispaanias ja Euroopas
Et mõista, miks seda tüüpi projektid nii palju elevust tekitavad, tasub meeles pidada insuldi mõju. Hispaanias ja mujal Euroopas peetakse insulti üheks kõige tõsisemaks tõsisemad ja sagedasemad neuroloogilised patoloogiadSee tekib siis, kui aju hapniku ja toitainetega varustav arter blokeerub, põhjustades närvirakkude surma minutite jooksul.
Numbrid on veenvad: insult on hinnanguliselt kõige sagedasem naiste peamine surmapõhjus ja teisel kohal kogu populatsioonis. Ellujäänute seas on 30–40%-l järelmõjusid, alates motoorsetest ja kõneraskustest kuni kognitiivsete probleemide või igapäevaste ülesannete täitmisel autonoomia probleemideni.
Praegu keskenduvad ravivõimalused lahustada või eemaldada tromb mis blokeerib arteri (kasutades trombolüütilisi ravimeid või mehaanilisi trombektoomia tehnikaid). Nendel sekkumistel on aga väga piiratud ajaaknad ja ranged kaasamiskriteeriumid, mistõttu paljud patsiendid ei saa neid võimalusi.
Teine oluline punkt on see, et isegi kui arter on edukalt taasavatud, on ravimil ... Väga vähe tööriistu juba kahjustatud ala parandamiseksTeisisõnu, insuldi progresseerumist saab aeglustada, kuid ajukoe regenereerimise võime jääb äärmiselt piiratuks. Seetõttu on huvi neuroprotektiivsete ja regeneratiivsete ravimeetodite vastu, näiteks siidplaastriga pakutud ravi vastu.
Biomaterjalid ja tüvirakud: laienev töövaldkond
Teadusringkonnad on aastakümneid uurinud potentsiaali neuroprotektiivsed molekulid ja tüvirakkudel põhinevad ravimeetodid et vähendada insuldiga seotud kahjustusi ja puuet. Üks peamisi takistusi on aga olnud see, kuidas neid ravimeetodeid õigesse kohta, õiges koguses ja piisava aja jooksul rakendada.
Biomaterjalid, näiteks siidfibroiin, pakuvad vahepealset lahendust: need loovad füüsiline karkass, millele saab toimeaineid laadida ja vabastada lokaliseeritud viisil. Aju puhul püüab see strateegia ületada füüsikalisi ja keemilisi barjääre, mis takistavad ravimite liikumist verest närvikoesse.
Fibroiin on tähelepanuväärne selle poolest, et biosobivus ja resistentsus ensümaatilise lagunemise suhtesSee võimaldab reguleerida plaastri lagunemiskiirust ja sellest tulenevalt ka terapeutilise ühendi vabanemiskiirust. Lisaks hõlbustab selle looduslik päritolu ja õhukesteks lehtedeks töötlemise võimalus selle käsitsemist kirurgilistes tingimustes.
UPM-i biomeditsiinitehnoloogia keskuse juhitud töö kuulub sellesse uurimisvaldkonda (Elupäästvad meditsiinilised edusammud), pakkudes välja bioühilduvatel looduslikel biomaterjalidel põhinev strateegia aju enda enesekaitse- ja eneseparandusmehhanismide aktiveerimiseks. Asi pole niivõrd suurte väliste tüvirakkude koguste sissetoomises, kuivõrd kohalike tingimuste loomises, et juba olemasolevad või manustatud rakud saaksid tõhusamalt toimida.
Laborist potentsiaalse kliinilise rakenduseni
Lisaks eksperimentaalsetele tulemustele on selle projekti üks silmatorkavamaid aspekte see, et selle tulevikku juba kaalutakse. potentsiaal suuremahuliseks tootmiseksUPM-ist kõrvalharuettevõte SILKBIOMED on töötanud siidplaastrite valmistamise protsessi standardiseerimise kallal.
Reprodutseeritava tootmismeetodi omamine on oluline nõue, kui tahame tulevikus liikuda edasi kliinilised uuringud inimestel ja lõpuks võimaliku kommertsialiseerimise suunas. Standardiseerimine tagab, et plaastritel on homogeensed omadused paksuse, valgusisalduse ja SDF-1α vabanemise käitumise osas.
Projekt on osa algatusest MINA-CMMadridi kogukonna rahastatav algatus edendab uusi tehnoloogiaid selliste suure mõjuga neuroloogiliste haiguste nagu insult, Alzheimeri tõbi ja Parkinsoni tõbi diagnoosimiseks ja raviks. Sellised programmid hõlbustavad ülikoolide, uurimiskeskuste ja tehnoloogiaettevõtete koostööd.
Vaatamata edusammudele väidavad teadlased, et enne sellise seadme kliinilisse praktikasse kasutuselevõttu on veel pikk tee minna. Selle ohutust ja efektiivsust tuleb tõestada suuremates uuringutes., kohandada annuseid, määrata optimaalne implantatsiooni aeg pärast insulti ja hinnata selle käitumist inimese ajus, mis on keerukam kui loommudelitel.
Töö, mille tulemused on avaldatud teadusajakirjas Regeneratiivsed biomaterjalidSeda esitletakse ka võimaliku sisenemispunktina muude ägedate ajukahjustuste, näiteks traumaatiliste ajukahjustuste ravimiseks, mille puhul on parandusstrateegiate vajadus sama pakiline.
Kogu selle tausta arvestades on insuldi järel kasutatav siidplaaster kerkimas näitena sellest, kuidas biomaterjalide, tüvirakkude bioloogia ja biomeditsiinitehnika kombinatsioon võib avada teid, mis vaid mõned aastad tagasi kõlasid peaaegu ulmena. Kuigi see on alles eksperimentaalses faasis, on võimalus, et Lihtne seade, mis asetatakse aju kohale Asjaolu, et see projekt aitab vähendada insuldi tekitatud kahju ja parandada funktsionaalset taastumist, asetab selle uurimisvaldkondade hulka, mida tuleb lähiaastatel tähelepanelikult jälgida.
