Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
„Tańczące cząsteczki” – nowoczesna terapia pozwoli uniknąć paraliżu po przerwaniu rdzenia kręgowego?
„Tańczące cząsteczki” – nowoczesna terapia pozwoli uniknąć paraliżu po przerwaniu rdzenia k

Naukowcy z Uniwersytetu Northwestern opracowali terapię iniekcyjną, umożliwiającą sparaliżowanym myszom przywrócenie zdolności ruchu. Wstrzykiwane tzw. „tańczące cząsteczki” pozwalają m.in. na regenerację uszkodzonych tkanek, otaczających rdzeń. Opracowana metoda leczenia stanowi nadzieję na odzyskanie sprawności nie tylko dla osób po poważnych urazach rdzenia kręgowego, ale także dla tych dotkniętych chorobami mózgu. Ma na celu rozwiązanie problemu chorób zwyrodnieniowych oraz urazów centralnego układu nerwowego, który nie wykazuje istotnych zdolności do samonaprawy. Do tej pory nie wynaleziono bowiem leku, który umożliwiałby regenerację rdzenia kręgowego. 

W swoim badaniu naukowcy podali pojedynczy zastrzyk do tkanek otaczających rdzeń kręgowy u sparaliżowanych myszy. Cztery tygodnie później zaobserwowali, iż zwierzęta odzyskały zdolność chodzenia. Zagłębiając się zaś w szczegóły, terapia „tańczącymi cząsteczkami” obejmuje wstrzyknięcie środka terapeutycznego – krótkich, peptydowych polimerów supramolekularnych, które wnikają w złożoną sieć nanowłókien, naśladujących macierz zewnątrzkomórkową rdzenia kręgowego. Dzięki dopasowaniu struktury matrycy, zdolności do poruszania się tak jak naturalne cząsteczki biologiczne oraz stymulacji sygnałów dla receptorów materiały w zastrzyku mogą komunikować się z komórkami organizmu. Zatem główną ideą tego innowacyjnego rozwiązania jest takie dostrojenie ruchu cząsteczek, aby były one zdolne do wykrycia i zaangażowania stale poruszających się receptorów komórkowych.

Połączenie się z receptorami wyzwala dwie kaskady przekazywania sygnału, które mają niezwykle istotny wpływ na procesy naprawcze w rdzeniu kręgowym. Pierwsza z nich prowadzi do aktywacji transbłonowego receptora integryny β1 i pobudzenia aksonów do regeneracji. Ma to znaczenie w zwiększeniu komunikacji pomiędzy mózgiem a resztą ciała. Ich uszkodzenie często bowiem skutkuje utratą czucia lub paraliżem. Z kolei drugi szlak sygnału wywołuje aktywację receptora 2 czynnika wzrostu fibroblastów, a tym samym – proliferację innych typów komórek, indukując odbudowę naczyń krwionośnych, dostarczających składników odżywczych dla neuronów oraz zdolności naprawcze tkanek.

Ponadto terapia prowadzi do stymulacji odbudowy mieliny w komórkach nerwowych (pełniącej kluczowe funkcje w przesyłaniu sygnałów elektrycznych) oraz hamuje bliznowacenie glejowe rdzenia – fizyczną barierę dla procesów regeneracyjnych. Po spełnieniu swojej roli wstrzyknięte materiały ulegają biodegradacji i w ciągu 12 tygodni zamieniają się składniki odżywcze dla komórek. Po tym czasie znikają z organizmu niemal niezauważalnie. Naukowcy odkryli, że optymalizacja sygnalizacji komórek przez zespoły cząsteczek jest możliwa poprzez dostrojenie ich wewnętrznych ruchów w sieci nanowłókien, co prowadzi do wyższej skuteczności terapeutycznej w badanym modelu mysim. Ponadto zaobserwowali, iż takie środki lepiej sprawdzały się podczas testów in vitro, przeprowadzonych na komórkach ludzkich. Sugeruje to ich zwiększoną bioaktywność i wzmożoną sygnalizację komórkową. 

Szacuje się, że w samych Stanach Zjednoczonych ok. 300 tys. osób funkcjonuje z poważnymi urazami kręgosłupa, które znacznie obniżają ich komfort życia. Głównym celem opisanej terapii jest zapobieganie wystąpieniu paraliżu po poważnych urazach rdzenia kręgowego. Niemniej naukowcy twierdzą, iż to nowoczesne rozwiązanie może być także skuteczne w przypadku różnych uszkodzeń mózgu – udarów lub chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona czy Alzheimera. Dodają, że ich odkrycie, w związku z kontrolowaniem ruchu supramolekularnego, prowadzącego do wzmocnienia sygnalizacji komórkowej, może być powszechnie stosowane również w innych celach biomedycznych.

Źródła

[1] Álvarez Z., Kolberg-Edelbrock A.N., Sasselli I.R., Ortega J.A., Qiu R., Syrgiannis Z., Mirau P.A., Chen F., Chin S.M., Weigand S., Kiskinis E., Stupp S.I. Bioactive scaffolds with enhanced supramolecular motion promote recovery from spinal cord injury. Science. 2021, 374(6569):848-856. doi: 10.1126/science.abh3602.

[2] https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211111153635.htm

Fot. https://pixabay.com/pl/photos/plecy-szyja-kr%c4%99gos%c5%82up-medyczny-4916984/

KOMENTARZE
Newsletter