Pakaitalas pažeistoms ląstelėms
Stuburas – nepaprastai sudėtingas, jo atsinaujinimo gebėjimas yra ribotas, o bet kokios pasekmės sveikatai paprastai yra ilgalaikės ir lėtinės. Nors nėra žinomo būdo, kaip ištaisyti nugaros smegenų pažeidimą (NSP), mokslininkai šiandien gali pasigirti atsidūrę ant tam tikrų svarbių laimėjimų slenksčio. Ieškodami naujų būdų stuburo nervų pažeidimui pagydyti, kai kurie mokslininkai bando pakeisti nugaros smegenų architektūrą naudodami laboratorijoje sukurtas medžiagas.
Prof. Paula Marques, medžiagų mokslininkė iš Aveiro (Portugalija) universiteto, ir jos kolegos siekia sukurti tam tikros biomedžiagos ekzoskeletą, potencialiai galėsiantį pakeisti pažeistą stuburo smegenų audinį. Tai sukurs veikiantį tiltą per pažeistą vietą, suteikiant smegenims alternatyvų būdą perduoti informaciją kūnui. Tikimasi, kad per ateinantį dešimtmetį šios biomedžiagos sukurs radikalių naujų gydymo būdų 250-500 tūkst. žmonių, kurie kasmet pasaulyje patiria nugaros smegenų pažeidimus. „Net nedidelis gydymo pagerėjimas gali pakeisti gyvenimo kokybę“, – teigia profesorė.
Be to, šitoks sutvirtinantis implantas palaikytų natūralių nervinių ląstelių regeneraciją, o tai leistų kūnui ilgainiui be pagalbos atkurti natūralią veiklą.
Nervų regeneracija
Prof. P. Marques – pagrindinė projekto „NeuroStimSpinal“, „EIC Pathfinder“ projekto pagal programą „Horizontas 2020“ dalies tyrėja – daugiausia dėmesio skiria grafeno pagrindu pagamintai medžiagai, derinamai su iš žmogaus gauta daug baltymų turinčia medžiaga, vadinama tarpląsteline matrica (angl. „decellularized extracellular matrix“). Žmogaus kūne tarpląstelinė matrica įgyja gyvų ląstelių struktūrą ir suteikia atramą kaimyninėms ląstelėms. Šis matricos ir grafeno pagrindu pagamintos medžiagos mišinys sukuria 3D struktūrą, kuri sumaniai imituoja gimtųjų nugaros smegenų morfologiją. Jis tarsi sudarys projektuojamo implanto stuburą.
Grafenas – dvimatė alotropinė anglies modifikacija – pasižymi puikiomis elektros laidumo savybėmis, o tai reiškia, kad juo gali tekėti srovė – tai būtina sąlyga bet kokiai medžiagai, kuri gali būti panaudota elektros impulsams siųsti išilgai nugaros smegenų. Svarbu kad šie „ramentai“ būtų porėti, tai yra, kad ląstelės ir stuburo skysčiai galės pro juos prasiskverbti. Be to, jie taip pat yra biologiškai suderinami su nešėjo organizmu, kas savo ruožtu nesukelia atmetimo reakcijos, ir biologiškai skaidūs, todėl gali būti užprogramuoti laikui bėgant suirti.
Atkuria funkciją
Prof. P. Marques savo darbą apibūdina kaip „iš kojų verčiantį“ ir sako, kad paralyžiuotų žmonių funkcijos atkūrimas gali būti didžiulis. „Matau tikrą viltį, – kalba ji. – Mane erzina tik tai, kad su šiuo tyrimu negalime judėti į priekį kuo greičiau – tokią didelę įtaką žmogaus gyvenimui turi nugaros smegenų pažeidimas.“
Nerviniame audinyje yra du pagrindiniai ląstelių tipai: neuronai, perduodantys elektrinius impulsus, ir glijos ląstelės, kurios yra nelaidžios ir neuronus palaiko. Atlikdama laboratorinius eksperimentus „NeuroStimSpinal“ komanda, sudaryta iš medžiagų mokslo, elektroninės inžinerijos, fizikos ir biologijos ekspertų, nustatė, kad kai jų karkasai yra užsėti embrioninėmis nervinėmis progenitorinėmis (ląstelėmis, kurios atsinaujina ir gali išsivystyti į neuronines arba glijos ląstelės) ląstelėmis, sudirgintos elektros srove „tuščios“ kamieninės ląstelės sėkmingai diferencijuojasi į dviejų tipų ląstelių mišinį. „Tai rodo, kad naujieji sutvirtinimai gali sukurti puikią aplinką nervų ląstelėms ataugti“, – optimizmo neslepia prof. P. Marques.
Bandys su gyvūnais
Prof. P. Marques mokslininkų grupė yra viena iš nedaugelio pasaulyje, kuri laboratorinėmis sąlygomis sugebėjo priversti neuronines kamienines ląsteles suformuoti naujas ląstelių linijas. Tačiau iki šiol tokios sėkmės su gyvais gyvūnais dar nepasiekta. Mokslininkė nori, kad kitas jos eksperimentų etapas nukreiptų NSP tyrimus į naują kursą.
Artimiausiais mėnesiais jos komanda planuoja persodinti miniatiūrines sutvirtinamųjų matricų versijas žiurkėms. Implantai per valdymo bloką, įkištą po gyvūnų oda, bus apdorojami elektros srove, kad ši paspartintų audinių ataugimą. Jei šie eksperimentai parodys, kad gyvūnų nugaros smegenys sėkmingai funkcionuoja su matricomis, prof. P. Marques kreipsis dėl naujo finansavimo, kad perkeltų tyrimus į kitą lygį. „Tikiuosi, kad turimomis mokslinėmis žiniomis galime prisidėti žengiant naują žingsnį į NSP remontą“, – tikisi ji.
