Όπως αναφέρεται, στοχεύουν σε νέες θεραπείες για το εγκεφαλικό επεισόδιο, τον εγκεφαλικό τραυματισμό και τη σκλήρυνση κατά πλάκας.
Ο εγκέφαλος και ο νωτιαίος μυελός έχουν περιορισμένη ικανότητα αναγέννησης μετά από τραυματισμό. Μετά από έναν πρωτογενή τραυματισμό που προκαλείται από εγκεφαλικό επεισόδιο, τραυματισμό του εγκεφάλου ή τραυματισμό του νωτιαίου μυελού, η φλεγμονή και ο σχηματισμός ουλώδους ιστού προκαλούν δευτερογενή βλάβη ιστού που είναι δύσκολο να επουλωθεί.
Η αποκατάσταση μιας εγκεφαλικής βλάβης χρησιμοποιώντας νευρικά βλαστοκύτταρα ή προγονικά κύτταρα, τα οποία μπορούν να αυτοανανεωθούν και να διαφοροποιηθούν σε συγκεκριμένα εγκεφαλικά κύτταρα όπως οι νευρώνες και τα νευρογλοιακά κύτταρα, υπόσχεται πολλά. Ωστόσο, τα βλαστοκύτταρα πρέπει να παραδοθούν στον ιστό σε ένα μέσο που να εξασφαλίζει την επιβίωσή τους και την επακόλουθη ανάπτυξή τους.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ρουρ του Μπόχουμ και το Πανεπιστήμιο του Ντόρτμουντ στη Γερμανία ανέπτυξαν ένα θετικά φορτισμένο μέσο υδρογέλης που καθοδηγεί τη διαφοροποίηση των νευρικών βλαστοκυττάρων σε συγκεκριμένα κύτταρα που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αναγέννηση τραυματισμένου εγκεφαλικού ιστού.
«Στόχος μας ήταν να δημιουργήσουμε ένα τεχνητό περιβάλλον για κύτταρα που να μιμείται το φυσικό κυτταρικό περιβάλλον στον εγκέφαλο», δήλωσε η Kristin Glotzbach, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Τα κύτταρα έχουν μια αρνητικά φορτισμένη επικάλυψη, που ονομάζεται επίσης περικυτταρική μήτρα. Αυτό σημαίνει ότι προσκολλώνται ιδιαίτερα καλά σε θετικά φορτισμένα υποστρώματα».
Τα νευρικά βλαστοκύτταρα μπορούν να διαφοροποιηθούν σε τρεις τύπους κυττάρων: νευρώνες, αστροκύτταρα και ολιγοδενδροκύτταρα. Οι νευρώνες είναι οι θεμελιώδεις μονάδες του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος, υπεύθυνες για τη λήψη αισθητηριακών εισροών από τον έξω κόσμο, την αποστολή κινητικών εντολών στους μύες και τη μετατροπή και τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων σε κάθε ενδιάμεσο βήμα. Τα αστροκύτταρα και τα ολιγοδενδροκύτταρα είναι υποτύποι γλοιακών κυττάρων που παρέχουν υποστήριξη, συνδέουν και προστατεύουν τους νευρώνες.
Η χρήση υδρογέλης ως μέσου για τα βλαστοκύτταρα δεν είναι κάτι νέο. Αλλά σχετικά λίγοι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει θετικά φορτισμένες ή κατιονικές υδρογέλες. Έτσι, για την τρέχουσα μελέτη, οι ερευνητές ξεκίνησαν να συνθέσουν ένα. Το κλειδί ήταν το κατιονικό μόριο ακρυλικός τριμεθυλαμινοαιθυλεστέρας (TMAEA). Με αυτό, δημιούργησαν έξι πηκτώματα (G1 έως G6) με αυξανόμενες συγκεντρώσεις κατιονικού φορτίου. Το G1 δεν φορτώθηκε και έδρασε ως ουδέτερο πήκτωμα αναφοράς.
Χρησιμοποιώντας νευρικά βλαστοκύτταρα και προγονικά κύτταρα (NSPC) από εμβρυϊκούς εγκεφάλους ποντικιών, οι ερευνητές τοποθέτησαν 40.000 από τα κύτταρα σε καθεμία από τις έξι υδρογέλες. Διαπίστωσαν ότι το κατιονικό φορτίο της γέλης επηρέασε πολύ τη διαφοροποίηση των κυττάρων. Το G5, η δεύτερη πιο θετικά φορτισμένη υδρογέλη, είχε σημαντικά περισσότερους νευρώνες από το μη φορτισμένο G1. Αντίθετα, οι χαμηλότερα φορτισμένες υδρογέλες G2 και G3 περιείχαν σημαντικά περισσότερα αστροκύτταρα από τα υψηλής φόρτισης G6. Ο υψηλότερος αριθμός ολιγοδενδροκυττάρων βρέθηκε στα G1, G3 και G4 και ο μικρότερος στο G6, αλλά συνολικά, το ποσοστό των ολιγοδενδροκυττάρων ήταν σημαντικά χαμηλότερο σε σύγκριση με τους νευρώνες και τα αστροκύτταρα. Συνολικά, τα προφίλ διαφοροποίησης κυττάρων των υδρογελών G1 έως G6 έδειξαν ότι κάθε τύπος κυττάρου ανταποκρίνεται καλύτερα σε μια ορισμένη συγκέντρωση κατιονικού φορτίου.
Ενώ τα νευρικά βλαστοκύτταρα και προγονικά κύτταρα (NPSC) επιβίωσαν στις κατιονικές υδρογέλες, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η προσθήκη αυξητικού παράγοντα 2 ινοβλαστών (FGF2), ο οποίος ρυθμίζει πολλές κυτταρικές λειτουργίες στο σώμα, συμπεριλαμβανομένου του πολλαπλασιασμού και της διαφοροποίησης των κυττάρων, αύξησε την επιβίωση και τον ρυθμό διαίρεσης των κυττάρων.
Το να μπορείς να καθοδηγήσεις τα βλαστοκύτταρα να διαφοροποιηθούν σε συγκεκριμένα εγκεφαλικά κύτταρα έχει πλεονεκτήματα, λένε οι ερευνητές.
«Ανάλογα με τον τραυματισμό, διαφορετικοί τύποι κυττάρων πρέπει να αντικατασταθούν», είπε ο Glotzbach. «Σε ορισμένες ασθένειες, τα νευρογλοιακά κύτταρα υφίστανται επίσης επίθεση, τα οποία στη συνέχεια θέλετε να αντικαταστήσετε. Για παράδειγμα, στη σκλήρυνση κατά πλάκας καταστρέφεται η μόνωση των νευρικών κυττάρων που σχηματίζεται από τα ολιγοδενδροκύτταρα».
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να συνεχίσουν να τελειοποιούν την υδρογέλη τους, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης ενός τζελ που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πλήρωση κοιλοτήτων στον εγκεφαλικό ιστό μετά από τραυματισμό.
«Σε μελλοντικές μελέτες, θα θέλαμε να εξοπλίσουμε τα θετικά φορτισμένα πηκτώματα με πεπτίδια ή συστατικά μορίων εξωκυτταρικής μήτρας και έτσι να διεγείρουμε το φυσικό περιβάλλον των κυττάρων ακόμη καλύτερα», δήλωσε ο Glotzbach.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό ACS Biomaterials Science & Engineering.
(photo: pixabay)