Insultas išlieka vienu didžiausių iššūkių, su kuriais susiduria šiuolaikinė medicina. Ispanijoje tai yra pagrindinė moterų mirties priežastis ir antra pagal dažnumą priežastis visoje populiacijoje.ir daugeliui išgyvenusiųjų palieka ilgalaikius padarinius, kurie daro įtaką jų kasdieniam gyvenimui. Nors yra gydymo būdų, skirtų smegenų arteriją užkemšančiam krešuliui ištirpinti arba pašalinti, realybė tokia, kad nemaža dalis pacientų jų negauna laiku arba neatitinka tinkamumo reikalavimų.
Šiame kontekste grupė ispanų tyrėjų žengė ryškų žingsnį kitokio požiūrio link: užuot tiesiog atvėrę arteriją, jie ieško būdų, kaip aktyvuoti natūralius smegenų apsaugos ir atstatymo mechanizmusJų pasiūlymas apima nedidelį šilko pleistrą, implantuotą tiesiai ant smegenų paviršiaus po insulto.
Šilko pleistras, padedantis smegenims atsinaujinti
Šio vystymasis šilko fibroino pleistras Projektą vykdo Madrido politechnikos universiteto (UPM) komanda, bendradarbiaudama su Madrido Komplutensės universitetu (UCM) ir Ispanijos nacionaline mokslinių tyrimų taryba (CSIC). Tai natūrali, biologiškai suderinama ir atspari biomedžiaga, gauta iš šilko kokonų, kuri gerai prisitaiko prie smegenų audinio ir reikiamą laiką atlaiko fermentinį skaidymą.
Prietaisas dedamas ant smegenų paviršiaus, tiesiai virš insulto pažeistos srities. Iš ten jis veikia kaip savotiška platforma, kuri Jis kontroliuojamu būdu išskiria specifinę molekulę – SDF-1α (dar vadinamą CXCL12).Šis baltymas veikia kaip signalas kamieninėms ląstelėms, skatindamas jų migraciją į pažeistą regioną ir išlikimą toje aplinkoje.
Iki šiol terapinių molekulių ar kamieninių ląstelių naudojimas centrinėje nervų sistemoje buvo toli gražu ne paprastas. šių medžiagų trapumas ir natūralūs barjerai, apsaugantys smegenis (pvz., hematoencefalinis barjeras) apsunkina jų gebėjimą pasiekti pažeistą vietą pakankamu kiekiu ir išlikti aktyviems reikiamą laiką.
Šilkinis pleistras bando išspręsti šią problemą, suteikdamas stabilią fizinę atramą, tiesiogiai liesdamas smegenų audinį ir taip leisdamas... ilgalaikis SDF-1α išsiskyrimas mažiausiai vieną savaitę, kritinis laikotarpis po insulto, per kurį didžioji dalis žalos ir atsigavimo galimybių nusprendžiama.
Kaip veikia SDF-1α molekulė ir kodėl ji tokia svarbi
Šios strategijos esmė slypi SDF-1α funkcijoje. Ši molekulė priklauso chemokinų šeimai ir dalyvauja nukreipti skirtingų tipų kamieninių ir progenitorinių ląstelių migracijąTyrime tyrėjai pastebėjo, kad SDF-1α stabilizavimas naudojant šilko fibroino plėveles padeda ilgesnį laiką išsaugoti jo biologinį aktyvumą.
Išsiskyręs iš pleistro, SDF-1α skatina patekimą į mezenchiminės kamieninės ląstelės ir hematopoetiniai pirmtakai link pažeistos smegenų srities. Svarbu ne tik juos pritraukti, bet ir paskatinti juos likti ten, kur jų reikia, taip sumažinant jų pasklidimą į kitas sritis, kur jų poveikis būtų mažiau naudingas.
Šių ląstelių buvimas smegenų infarkto srityje gali prisidėti prie aktyvuoti savisaugos ir savęs taisymo mechanizmusneuroprotekcinių faktorių išsiskyrimas, vietinio uždegimo moduliavimas, pažeistų neuronų išgyvenimo palaikymas ir, potencialiai, tam tikro laipsnio pažeisto audinio regeneracijos skatinimas.
Derinys a stabili ir biologiškai suderinama biomedžiaga (šilko fibroino) derinys su signaline molekule, tokia kaip SDF-1α, leidžia palaikyti cheminį gradientą smegenų paviršiuje, kuris reguliuoja kamieninių ląstelių judėjimą tuo metu, kai audinys yra labiausiai pažeidžiamas po insulto.
Rezultatai gyvūnų modeliuose: mažesnė žala ir geresnis atsigavimas
Šilko lopas dar nebuvo išbandytas su žmonėmis, tačiau bandymai su gyvūnų modeliais suteikia įdomių užuominų. Tyrimuose, atliktuose su pelėms, kurioms buvo atliktas eksperimentinis insultasBioaktyvaus pleistro implantavimas ant smegenų žievės pasiekė keletą efektų, kuriuos tyrėjai laiko svarbiais.
Pirma, a padidėjęs kamieninių ląstelių pritraukimas ir išlaikymas implanto srityje, palyginti su kontrolinėmis grupėmis. Į šią kontrolinę grupę buvo įtraukti gyvūnai, kuriems buvo atlikta operacija be gydymo, kitiems buvo implantuotos baltymų neturinčios šilko plėvelės, o kitiems – SDF-1α buvo skirtas paprastas tirpalas be biomedžiagos atramos.
Antra, pleistru gydyti gyvūnai parodė mažesnis smegenų infarkto tūris palyginti su kontrolinėmis grupėmis. Maždaug po dviejų savaičių stebėjimo pažeisto audinio plotas smegenyse, į kurias buvo įdėtas molekule pripildytas šilko įtaisas, buvo žymiai sumažintas.
Be infarkto dydžio, tyrėjai įvertino ir funkcinis atsigavimasAtlikdami elgesio testus ir smegenų elektrinio aktyvumo įrašus, jie nustatė, kad gydytos pelės parodė ryškesnį sensorinio motorinio miklumo ir insulto pakeistų elektrinių modelių atsistatymą.
Apibendrinus šiuos rezultatus, galima teigti, kad pleistras ne tik turi struktūrinį poveikį pažeidimo tūriui, bet ir reiškia praktinis gebėjimų tobulinimas kad insultas pakenkė. Nepaisant to, patys autoriai nurodo, kad kol kas tai yra eksperimentinis metodas, esantis ikiklinikinėje fazėje.
Didelė sveikatos problema Ispanijoje ir Europoje
Norint suprasti, kodėl tokio tipo projektai sukelia tiek daug laukimo, verta prisiminti insulto poveikį. Ispanijoje ir likusioje Europoje insultas laikomas viena iš rimtesnės ir dažnesnės neurologinės patologijosTai įvyksta, kai užsikemša arterija, tiekianti deguonį ir maistines medžiagas į smegenis, ir per kelias minutes sukelia nervinių ląstelių mirtį.
Skaičiai įtikinami: insultas yra apskaičiuota pagrindinė mirties priežastis tarp moterų ir antras pagal dydį visoje populiacijoje. Tarp išgyvenusiųjų 30–40 % lieka pasekmių – nuo motorikos ir kalbos sutrikimų iki kognityvinių problemų ar savarankiškumo atliekant kasdienes užduotis.
Šiuo metu gydymo galimybės daugiausia dėmesio skiria ištirpinti arba pašalinti krešulį kuri blokuoja arteriją (naudojant trombolizinius vaistus arba mechaninės trombektomijos metodus). Tačiau šių intervencijų laikotarpiai yra labai riboti, o įtraukimo kriterijai griežti, todėl daugelis pacientų neturi šių galimybių.
Kitas svarbus dalykas yra tai, kad net ir sėkmingai atverus arteriją, vaistai turi Labai mažai įrankių jau pažeistoms vietoms taisytiKitaip tariant, insulto progresavimą galima sulėtinti, tačiau smegenų audinio regeneracijos gebėjimas išlieka itin ribotas. Todėl domimasi neuroprotekcinėmis ir regeneracinėmis terapijomis, tokiomis kaip siūlomas su šilko pleistru.
Biomedžiagos ir kamieninės ląstelės: besiplečianti darbo sritis
Mokslo bendruomenė dešimtmečius tyrinėjo potencialą neuroprotekcinės molekulės ir kamieninių ląstelių pagrindu sukurta terapija siekiant sumažinti su insultu susijusią žalą ir negalią. Tačiau viena iš pagrindinių kliūčių buvo tai, kaip šiuos gydymo būdus suteikti tinkamoje vietoje, tinkamu kiekiu ir pakankamai ilgai.
Biomedžiagos, tokios kaip šilko fibroinas, siūlo tarpinį sprendimą: jos sukuria fiziniai pastoliai, ant kurių galima pakrauti ir išleisti veikliąsias medžiagas lokalizuotu būdu. Smegenų atveju ši strategija siekia įveikti fizinius ir cheminius barjerus, kurie trukdo vaistams patekti iš kraujo į nervinį audinį.
Fibroinas pasižymi tuo, kad biologinis suderinamumas ir atsparumas fermentiniam skaidymuiTai leidžia reguliuoti pleistro irimo greitį ir atitinkamai gydomojo junginio išsiskyrimo greitį. Be to, jo natūrali kilmė ir galimybė jį perdirbti į plonus lakštus palengvina jo naudojimą chirurginėse įstaigose.
UPM Biomedicininių technologijų centro vadovaujamas darbas patenka į šią tyrimų sritį (Gyvybę gelbstintys medicinos pasiekimai), siūlydamas strategija, pagrįsta biologiškai suderinamomis natūraliomis biomedžiagomis aktyvuoti smegenų savisaugos ir savaiminio atsistatymo mechanizmus. Svarbu ne tiek įterpti didelius kiekius išorinių kamieninių ląstelių, kiek sukurti vietines sąlygas, kad jau esančios arba paskirtos ląstelės galėtų veikti efektyviau.
Nuo laboratorijos iki galimo klinikinio pritaikymo
Be eksperimentinių rezultatų, vienas ryškiausių šio projekto aspektų yra tai, kad jo ateitis jau svarstoma. didelio masto gamybos potencialasUPM atsiskyrusi bendrovė „SILKBIOMED“ dirbo standartizuodama šilko lopų gamybos procesą.
Atkartojamo gamybos metodo turėjimas yra esminis reikalavimas, jei ateityje norime pereiti prie klinikiniai tyrimai su žmonėmis ir galiausiai link galimo komercializacijos. Standartizavimas užtikrina, kad pleistrai pasižymėtų vienodomis savybėmis, tokiomis kaip storis, baltymų kiekis ir SDF-1α išsiskyrimo elgsena.
Projektas yra iniciatyvos dalis MINA-CMŠią Madrido bendruomenės finansuojamą iniciatyvą skatinamos naujos technologijos, skirtos didelio poveikio neurologinėms ligoms, tokioms kaip insultas, Alzheimerio ir Parkinsono ligos, diagnozuoti ir gydyti. Šio tipo programos skatina bendradarbiavimą tarp universitetų, tyrimų centrų ir technologijų įmonių.
Nepaisant pažangos, tyrėjai tvirtina, kad dar reikia nueiti ilgą kelią, kol tokio tipo prietaisas galės būti įtrauktas į klinikinę praktiką. Jo saugumas ir veiksmingumas turės būti įrodyti didesniuose tyrimuose., koreguoti dozes, apibrėžti optimalų implantacijos laiką po insulto ir įvertinti jo elgesį žmogaus smegenyse, kurios yra sudėtingesnės nei gyvūnų modeliai.
Darbas, kurio rezultatai buvo paskelbti moksliniame žurnale Regeneracinės biomedžiagosTai taip pat pateikiama kaip galimas pradinis taškas gydant kitus ūminius smegenų sužalojimus, tokius kaip trauminiai smegenų sužalojimai, kai toks pat skubus poreikis yra atstatymo strategijoms.
Atsižvelgiant į visa tai, šilko pleistras, naudojamas po insulto, tampa pavyzdžiu, kaip biomedžiagų, kamieninių ląstelių biologijos ir biomedicininės inžinerijos derinys gali atverti galimybes, kurios dar prieš kelerius metus skambėjo beveik kaip mokslinė fantastika. Nors tai vis dar yra eksperimentinėje fazėje, galimybė, kad... paprastas prietaisas, uždėtas ant smegenų Tai, kad šis projektas padeda sumažinti insulto daromą žalą ir pagerinti funkcinį atsistatymą, priskiria jį prie tyrimų krypčių, kurias reikės atidžiai stebėti ateinančiais metais.
