Możliwości regeneracyjne naszego ciała nie stoją na najwyższym poziomie. Niektóre gatunki na naszej planecie są w stanie zregenerować sobie utraconą kończynę, czy nawet głowę. U nas ta sprawa wygląda o wiele, wiele gorzej. Jednym z naszych najgorszych braków są z pewnością bardzo ograniczone zdolności regeneracji rdzenia kręgowego.
Uszkodzenia rdzenia kręgowego bardzo często prowadzą bowiem do utraty połączeń pomiędzy mózgiem i resztą naszego ciała, co prowadzi oczywiście do całkowitego, bądź częściowego paraliżu. Według danych Światowej Organizacji Zdrowia, co roku przybywa na naszej planecie od 250 tys. do 500 tys. nowych, w jakimś stopniu sparaliżowanych osób na skutek odniesionych uszkodzeń rdzenia kręgowego (SCI).
Czytaj również: Przerwany rdzeń kręgowy został odtworzony u szczurów
Gdyby udało nam się opracować skuteczną metodę, pozwalającą na kompleksową regenerację połączeń nerwowych w naszym rdzeniu, miliony osób wrócić do bycia pełnosprawnymi.
Regeneracja rdzenia kręgowego jest bardzo ważnym tematem naszych badań
— Obecnie, regeneracja uszkodzonych neuronów w rdzeniu kręgowym jest prawdziwym wyzwaniem. Zaledwie kilka typów neuronów znajdujących się w naszym rdzeniu jest w stanie się regenerować. I to w bardzo ograniczonym stopniu. Co więcej, wymagania długość nowego połączenia między neuronami może wynosić nawet kilka milimetrów, a na drodze takiego połączenia może znaleźć się utrudniająca wzrost tkanka bliznowata. Dlatego stwierdziliśmy, że w tworzeniu takich połączeń może pomóc specjalna platforma, która pomoże neuronom w wypełnianiu luk pomiędzy utraconymi połączeniami – mówi profesor Marco Terenzio z japońskiego Instytutu Nauki i Technologii (OIST) w Okinawie
Prace nad tego typu platformami, które służą za swoiste rusztowania, po których pną się nowe połączenia między neuronami trwają już od kilku lat. W 2018 r. na przykład widzieliśmy bardzo obiecujący projekt, który składał się z silikonowego rusztowania, pokrytego warstwą komórek macierzystych, które wspomagały regenerację rdzenia. Mieliśmy też dwuczęściowy projekt, który drabinkę dla neuronów łączył z terapią genową, która miała pomóc w regeneracji połączeń nerwowych, co okazało się bardzo skuteczne, przynajmniej podczas testów na laboratoryjnych myszach.
Zespół Terenzio z OIST postanowił z kolei skupić się na samym aspekcie wzrostu neuronów i możliwości kierunkowania tego procesu. W tym celu opracowali specjalną macierz, wykonaną w procesie litografii dwufotonowej. Proces ten polega na wykorzystaniu światłoczułych polimerów, utwardzanych światłem lasera na tyle precyzyjnie, że otwory w rusztowaniu wypalonym w ten sposób są na tyle małe, że są w stanie nie tylko wspomagać wzrost połączeń między neuronami, ale też ukierunkować go w dobrą stronę.
Rusztowanie wykonane w ten sposób przez zespół Terenzio okazała się mieć bardzo dobre właściwości – zarówno pod względem mechanicznym, jak i termicznym okazała się być bardzo stabilna a także biokompatybilna z komórkami nerwowymi. W testach laboratoryjnych udało się wyhodować na niej mysie neurony odpowiedzialne za połączenie między mózgiem i mięśniami.
— Odkryliśmy, że neurony były w stanie przeniknąć przez wszystkie warstwy rusztowania, co było bardzo ekscytujące. Następnym krokiem będą eksperymenty in vivo na myszach – mówi Terenzio
Dalsze badania będą miały na celu przetestowanie różnych materiałów, z których można by produkować tego typu macierze. Zespół Terenzio chce również sprawdzić, czy ich konstrukcję można wykorzystać do leczenia innych rodzajów urazów. Największym problemem będzie jednak znalezienie sposobu na obniżenie kosztów produkcji ich macierzy – aktualnie jest on bowiem opisywany przez członków zespołu Terenzio jako „niemożliwie drogi”.
— Technologia jest wciąż bardzo niedopracowana, ale mamy nadzieję, że z czasem poprawimy jej wydajność i obniżymy koszty produkcji – mówi. Terenzio.
Pamiętajmy zresztą, że to nadal bardzo początkowy etap badań. Jeśli technologia opracowana przez naukowców z OIST okaże się równie skuteczna w przypadku regeneracji ludzkich komórek, prace nad nią na pewno przyspieszą. Na razie jednak zespół Terenzio musi uporać się z problemami typowymi dla wczesnych faz badań.
