Zinātnieki ir izstrādājuši jaunu metodi muguras smadzeņu traumu ārstēšanai, apvienojot 3D drukas, cilmes šūnu tehnoloģijas un laboratorijā audzētus audus.
Kopsavilkums:
Minesotas Universitātes pētnieki izstrādāja 3D drukātu skeletu, kas virza cilmes šūnas augt par funkcionējošām nervu šūnām, veiksmīgi atjaunojot kustības žurkām ar pārrautu mugurkaulu. Šī daudzsološā tehnika varētu mainīt mugurkaula traumu ārstēšanu nākotnē.
PILNA STĀSTS
Žurkas atkal staigā pēc muguras smadzeņu atjaunošanas.
Metode ietver unikāla 3D drukāta karkasa izveidi laboratorijā audzētiem orgāniem, ko sauc par organoīdu karkasu, ar mikroskopiskām kanāliem.
Minesotas Universitātes Twin Cities pētniecības komanda pirmo reizi demonstrēja revolucionāru procesu, kas apvieno 3D drukāšanu, cilmes šūnu bioloģiju un laboratorijā audzētus audus muguras smadzeņu traumu atjaunošanai.
Saskaņā ar Nacionālā muguras smadzeņu traumu statistikas centra datiem, vairāk nekā 300 000 cilvēku ASV cieš no muguras smadzeņu traumām, taču nav iespējams pilnībā atgriezt traumas radītos bojājumus un paralīzi. Galvenā problēma ir nervu šūnu nāve un nervu šķiedru nespēja atjaunoties traumas vietā. Šis jaunais pētījums risina šo problēmu.
Metode ietver unikāla 3D drukāta karkasa izveidi laboratorijā audzētiem orgāniem, ko sauc par organoīdu skeleta, ar mikroskopiskām kanāliem. Šie kanāli tiek piepildīti ar reģionāli specifiskām muguras neironu priekšteču šūnām (sNPC), kas ir šūnas, kas iegūtas no cilvēka pieaugušo cilmes šūnām, kurām ir spēja dalīties un diferencēties konkrētos pieaugušo šūnu tipos.
“Mēs izmantojam 3D drukātos skeleta kanālus, lai virzītu cilmes šūnu augšanu, kas nodrošina, ka jaunas nervu šķiedras aug vēlamajā virzienā,” stāsta Guebum Han, bijušais Minesotas Universitātes mašīnbūves pētnieks un šī raksta galvenais autors, kurš pašlaik strādā Intel Corporation. “Šī metode rada releju sistēmu, kas, ievietota muguras smadzenēs, apiet bojāto zonu.”
Pētījumā pētnieki transplantēja šos skeleta elementus žurkām ar pilnībā pārrautu muguras smadzeņu. Šūnas veiksmīgi diferenciējās neironiem un izpletās abos virzienos — rostrāli (uz galvu) un kaudāli (uz asti) — veidojot jaunas savienojumus ar saimnieka esošajām nervu shēmām.
Laika gaitā jaunas nervu šūnas nevainojami integrējās saimnieka muguras smadzeņu audos, kas izraisīja ievērojamu funkcionālo atveseļošanos žurkām.
“Regeneratīvā medicīna ir ievadījusi jaunu ēru muguras smadzeņu traumu pētniecībā,” teica Ann Parr, Minesotas Universitātes neiroķirurģijas profesore. “Mūsu laboratorija ir priecīga izpētīt mūsu “mini muguras smadzeņu” nākotnes potenciālu klīniskajā pielietojumā.”
Lai gan pētījums atrodas sākuma stadijā, tas piedāvā jaunu cerību ceļu cilvēkiem ar muguras smadzeņu traumām. Komanda cer palielināt ražošanas apjomus un turpināt attīstīt šo tehnoloģiju kombināciju turpmākai klīniskai lietošanai.
Papildus Han un Parr, komandā bija Hyunjun Kim un Michael McAlpine no Minesotas Universitātes Mehānikas inženierijas katedras; Nicolas S. Lavoie, Nandadevi Patil un Olivia G. Korenfeld no Minesotas Universitātes Neiroķirurģijas katedras; Manuel Esguerra no Minesotas Universitātes Neirozinātņu katedras; un Daeha Joung no Virdžīnijas Kopienas Universitātes Fizikas katedras.
Šo darbu finansēja Nacionālie veselības institūti, Minesotas štata muguras smadzeņu traumu un galvas smadzeņu traumu pētniecības grantu programma un Muguras smadzeņu biedrība.
