Οι επιστήμονες έχουν κάνει ένα σημαντικό βήμα προς τη θεραπεία των τραυματισμών του νωτιαίου μυελού που προκαλούν παράλυση. Σε εργαστηριακά πιάτα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Northwestern καλλιέργησαν μικροσκοπικά οργανοειδή του ανθρώπινου νωτιαίου μυελού. Στη συνέχεια, τραυμάτισαν τα δείγματα και χορήγησαν μια θεραπεία που βοήθησε στην επιδιόρθωση και την αναγέννηση των ιστών.
«Αποφασίσαμε να αναπτύξουμε δύο διαφορετικά μοντέλα τραυματισμού σε ένα οργανοειδές ανθρώπινου νωτιαίου μυελού και να δοκιμάσουμε τη θεραπεία μας για να δούμε αν τα αποτελέσματα έμοιαζαν με αυτά που είχαμε δει προηγουμένως στο ζωικό μοντέλο», λέει ο βιοϊατρικός μηχανικός Samuel Stupp.
«Μετά την εφαρμογή της θεραπείας μας, η γλοιακή ουλή ξεθώριασε σημαντικά και έγινε μόλις ανιχνεύσιμη, και είδαμε νευρίτες να αναπτύσσονται, που μοιάζουν με την αναγέννηση του νευράξονα που είδαμε στα ζώα. Αυτή είναι μια επιβεβαίωση ότι η θεραπεία μας έχει καλές πιθανότητες να λειτουργήσει και στους ανθρώπους».
Οι τραυματισμοί του νωτιαίου μυελού συχνά οδηγούν σε παράλυση επειδή τα κατεστραμμένα νευρικά κύτταρα στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα αναγεννώνται ελάχιστα. Αυτό οφείλεται εν μέρει σε μηχανισμούς καταστολής που εμποδίζουν την ανάπτυξη νέων αξόνων και την εμφάνιση ουλώδους ιστού που είναι δύσκολο να διεισδύσουν οι νευρικές ίνες.
Σε προηγούμενη εργασία, ο Stupp και η ομάδα του ανέπτυξαν ένα υλικό που ονομάζεται IKVAV-PA, το οποίο χρησιμοποίησαν για να αντιστρέψουν την παράλυση σε ποντίκια με σοβαρό τραυματισμό του νωτιαίου μυελού.
Αναγέννηση
Το «κλειδί» γι’ αυτήν τη θεραπεία είναι τα υπερμοριακά θεραπευτικά πεπτίδια -με το παρατσούκλι «χορευτικά» μόρια- που μπορούν να ταιριάξουν με την κίνηση των υποδοχέων στα νευρικά κύτταρα για να επιτύχουν την αναγέννηση των νευραξόνων.
«Δεδομένου ότι τα ίδια τα κύτταρα και οι υποδοχείς τους βρίσκονται σε συνεχή κίνηση, μπορείτε να φανταστείτε ότι τα μόρια που κινούνται ταχύτερα θα συναντούν αυτούς τους υποδοχείς πιο συχνά», εξήγησε ο Stupp το 2021. «Εάν τα μόρια είναι αργά και όχι τόσο “κοινωνικά”, μπορεί να μην έρθουν ποτέ σε επαφή με τα κύτταρα».
Τα μοντέλα ποντικών είναι σημαντικά, αλλά αποτελούν μόνο ένα πρώιμο βήμα. Αν και αυτά τα μικροσκοπικά ζώα μπορούν να προσφέρουν ένα λογικό εργαστήριο για την εξερεύνηση μιας πιθανής θεραπείας, η επόμενη λογική κίνηση είναι να δοκιμαστεί σε ανθρώπινο ιστό – όχι σε ζωντανούς ανθρώπους, όπου κάτι θα μπορούσε να πάει στραβά, αλλά σε καλλιεργημένα μόρια που έχουν αναπτυχθεί από βλαστοκύτταρα.
«Μία από αυτές τις συναρπαστικές πτυχές των οργανοειδών είναι ότι μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε για να δοκιμάσουμε νέες θεραπείες σε ανθρώπινους ιστούς», λέει ο Stupp. «Εκτός από μια κλινική δοκιμή, είναι ο μόνος τρόπος για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος».
Αυτό, λοιπόν, έκαναν οι ερευνητές. Χρησιμοποιώντας επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα από έναν ενήλικα δότη, ανέπτυξαν οργανοειδή του νωτιαίου μυελού πλάτους 3 χιλιοστών και τα καλλιέργησαν για αρκετούς μήνες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα οργανοειδή ανέπτυξαν μεγάλο μέρος της κυτταρικής αρχιτεκτονικής ενός ανθρώπινου νωτιαίου μυελού, συμπεριλαμβανομένων νευρώνων, αστροκυττάρων και οργανωμένων στρωμάτων ιστών.
Μόλις τα οργανοειδή ωρίμασαν αρκετά, μερικά κόπηκαν με νυστέρι, ενώ άλλα υπέστησαν τραυματισμό από συμπίεση, παρόμοιο με το τραύμα σύνθλιψης που μπορεί να προκληθεί σε τροχαίο ατύχημα. Και οι δύο τύποι τραυματισμού μπορούν να οδηγήσουν σε παράλυση.
Άμεσος θάνατος
Σε κάθε περίπτωση, τα οργανοειδή υπέστησαν άμεσο θάνατο των νευρικών κυττάρων, αναπτύχθηκαν νευρογλοιακές ουλές οι οποίες σχηματίζονται γύρω από βλάβη στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα και φλεγμονή παρόμοια με την απόκριση που παρατηρείται σε πραγματικούς τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού.
«Μπορέσαμε να διακρίνουμε μεταξύ των αστροκυττάρων που αποτελούν μέρος του φυσιολογικού ιστού και των αστροκυττάρων στη γλοιακή ουλή, τα οποία είναι μεγάλα και πολύ πυκνά συσκευασμένα», λέει ο Stupp. «Εντοπίσαμε επίσης την παραγωγή πρωτεογλυκανών θειικής χονδροϊτίνης, τα οποία είναι μόρια στο νευρικό σύστημα που ανταποκρίνονται σε τραυματισμούς και ασθένειες».
Στη συνέχεια, το υγρό IKVAV-PA εφαρμόστηκε σε ορισμένους τραυματισμούς, ενώ άλλοι υποβλήθηκαν σε θεραπεία με ένα δείγμα ελέγχου που δεν περιείχε τα χορευτικά μόρια. Για τους τραυματισμούς που έλαβαν θεραπεία, το υγρό αμέσως μετατράπηκε σε πηκτό σε ένα βιολογικό ικρίωμα, ενώ τα ενεργά μόρια «ενθάρρυναν» χημικά και φυσικά τα νευρικά κύτταρα να αναγεννηθούν.
Η διαφορά ήταν εντυπωσιακή. Τα οργανοειδή που υποβλήθηκαν σε αγωγή εμφάνισαν σημαντικά λιγότερη φλεγμονή και ουλές από την ομάδα ελέγχου και σημαντικά περισσότερη αναγέννηση των νευρικών κυττάρων.
Είναι πιθανό να απέχουν ακόμη χρόνια από το να είναι έτοιμο για δοκιμές σε ανθρώπους, αλλά τα συνεπή αποτελέσματα σε μοντέλα ιστών τόσο σε ποντίκια όσο και σε ανθρώπους είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόρα για την ανάπτυξη μελλοντικών θεραπευτικών μεθόδων.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο «Nature Biomedical Engineering».
Πηγή: sciencealert/health-Γράφει η Μισέλε Σταρ (Michelle Starr)
