Nanobiomaterial מגביר את הצמיחה העצבית בעכברים עם פגיעות בעמוד השדרה

חוקרים מהמחלקה לאורתופדיה של בית החולים טונגג'י באוניברסיטת טונגג'י בשנגחאי השתמשו בהצלחה בננו-ביוחומר הנקרא הידרוקסיד כפול שכבות (LDH) כדי לעכב את הסביבה הדלקתית המקיפה פציעות חוט השדרה בעכברים, להאיץ את התחדשות הנוירונים ושחזור המעגל העצבי בעכברים. עמוד השדרה.

החוקרים הצליחו גם לזהות את המנגנון הגנטי שבבסיסו פועל LDH. הבנה זו אמורה לאפשר שינוי נוסף של הטיפול, אשר, בשילוב עם אלמנטים אחרים, יכול סוף סוף לייצר מערכת מקיפה, ישימה קלינית להקלה על פציעות חוט השדרה בבני אדם.

המחקר הופיע בכתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה ACS Nano ב-2 בפברואר.

אין טיפול יעיל לפציעות חוט השדרה, המלוות תמיד במוות של נוירונים, שבירה של אקסונים או סיבי עצב ודלקות.

למרות שהגוף ממשיך לייצר תאי גזע עצביים חדשים, מיקרו-סביבה דלקתית זו (התנאים המיידיים, בקנה מידה קטן באתר הפציעה) מעכבת מאוד את התחדשותם של נוירונים ואקסונים. גרוע מכך, ההפעלה הממושכת של תאי מערכת החיסון באזור זה גורמת גם לנגעים משניים של מערכת העצבים, שבתורם מונעים מתאי הגזע להתמיין לסוגי תאים חדשים.

אם ניתן היה למתן את התגובה החיסונית האגרסיבית הזו באתר הפציעה, קיימת אפשרות שתאי גזע עצביים יכולים להתחיל להתמיין, והתחדשות עצבית עלולה להתרחש.

בשנים האחרונות, שורה של חומרים ביולוגיים חדשים בקנה מידה ננו - חומרים טבעיים או סינתטיים המקיימים אינטראקציה עם מערכות ביולוגיות - תוכננו לסייע בהפעלה של תאי גזע עצביים, יחד עם גיוסם והתמיינותם. חלק מה"ננו-מרוכבים" הללו מסוגלים להעביר תרופות למקום הפגיעה ולהאיץ את התחדשות העצבים.

ננו מרוכבים אלו אטרקטיביים במיוחד לטיפול בחוט השדרה בשל הרעילות הנמוכה שלהם. עם זאת, למעטים יש יכולת לעכב או למתן את התגובה החיסונית באתר, ולכן אינם מתמודדים עם הבעיה הבסיסית. יתר על כן, המנגנונים הבסיסיים של אופן פעולתם נותרו לא ברורים.

הידרוקסיד כפול ננו-שכבתי (LDH) הוא סוג של חימר בעל תכונות ביולוגיות מעניינות רבות הרלוונטיות לפציעות חוט השדרה, כולל תאימות ביולוגית טובה (יכולת למנוע דחייה על ידי הגוף), פירוק ביולוגי בטוח (פירוק והסרה של המולקולות לאחר היישום), ומצוין. יכולת אנטי דלקתית.

LDH כבר נחקר רבות בהנדסה ביו-רפואית בהתייחס לוויסות התגובה החיסונית, אך בעיקר בתחום הטיפול האנטי-גידולי.

"המאפיינים האלה הפכו את LDH למועמד מבטיח באמת ליצירת מיקרו-סביבה הרבה יותר מועילה להתאוששות מפציעות חוט השדרה", אומר רונגרונג ז'ו מהמחלקה לאורטופדיה של בית החולים טונג'י, המחבר הראשון של המחקר.

בהנהגתו של לימינג צ'נג, מחבר המחקר המקביל, צוות המחקר השתיל את ה-LDH באתר הפציעה של עכברים ומצא שהחומר הננו-ביו האיץ באופן משמעותי את נדידת תאי גזע עצביים, התמיינות עצבית, הפעלת תעלות לעירור נוירונים ואינדוקציה. של הפעלת פוטנציאל פעולה (דחף עצבי).

העכברים גם הפגינו שיפור משמעותי בהתנהגות הקטר בהשוואה לקבוצת הביקורת של העכברים. בנוסף, כאשר ה-LDH שולב עם Neurotrophin-3 (NT3), חלבון המעודד צמיחה והתמיינות של נוירונים חדשים, העכברים נהנו מהשפעות התאוששות טובות עוד יותר מה-LDH בפני עצמו. למעשה, ה-NT3 מגביר את ההתפתחות הנוירונית בעוד שה-LDH יוצר סביבה שבה מותר להתפתחות זו לשגשג.

לאחר מכן, באמצעות פרופיל תעתיק, או ניתוח של ביטוי גנים של אלפי גנים בו-זמנית, החוקרים הצליחו לזהות כיצד ה-LDH מבצע את הסיוע שלו.

הם מצאו שברגע ש-LDH נצמד לממברנות התא, הוא מעורר הפעלה גדולה יותר של הגן "טרנספורמציה של גורם גדילה-β receptor 2" (TGFBR2), ומפחית את הייצור של תאי הדם הלבנים שמגבירים את הדלקת ומגביר את הייצור של תאי הדם הלבנים. המעכבים דלקת.

עם יישום של כימיקל המעכב TGFBR2, הם גילו שההשפעות המועילות היו הפוכות.

ההבנה של האופן שבו LDH מבצע את ההשפעות הללו אמורה כעת לאפשר לחוקרים להתאים את הטיפול כדי לשפר את הביצועים שלו ולבסוף ליצור מערכת טיפולית מקיפה לפציעות חוט שדרה - שילוב של חומרים ביולוגיים אלה עם גורמים נוירוטרופיים כמו NT3 - שניתן להשתמש בהם ביישום קליני על אנשים.

מָקוֹר

מקור: https://genesisnanotech.wordpress.com/2021/03/24/nanobiomaterial-boosts-neuronal-growth-in-mice-with-spinal-cord-injuries/