Ang stroke ay nananatiling isa sa mga pinakamalaking hamong kinakaharap ng modernong medisina. Sa Espanya, ito ang pangunahing sanhi ng pagkamatay ng mga kababaihan at ang pangalawang pangunahing sanhi sa kabuuang populasyon.at nag-iiwan sa maraming nakaligtas na may pangmatagalang epekto na nakakaapekto sa kanilang pang-araw-araw na buhay. Bagama't may mga paggamot upang subukang tunawin o alisin ang namuong namuong dugo na humaharang sa cerebral artery, ang katotohanan ay isang malaking bilang ng mga pasyente ang hindi nakakatanggap ng mga ito sa oras o hindi nakakatugon sa mga kinakailangan sa pagiging karapat-dapat.
Sa kontekstong ito, isang grupo ng mga mananaliksik na Espanyol ang gumawa ng isang kapansin-pansing hakbang tungo sa isang kakaibang pamamaraan: sa halip na buksan lamang ang ugat, naghahanap sila ng mga paraan upang buhayin ang sariling natural na mekanismo ng proteksyon at pagkukumpuni ng utakAng kanilang panukala ay kinabibilangan ng isang maliit na patch na seda na direktang itinanim sa ibabaw ng utak pagkatapos ng stroke.
Isang silk patch para matulungan ang utak na ayusin ang sarili nito
Ang pag-unlad na ito patch ng seda na fibroin Ang proyekto ay isinasagawa ng isang pangkat mula sa Polytechnic University of Madrid (UPM), sa pakikipagtulungan ng Complutense University of Madrid (UCM) at ng Spanish National Research Council (CSIC). Ito ay isang natural, biocompatible, at matibay na biomaterial, na nakuha mula sa mga silk cocoon, na mahusay na umaangkop sa tisyu ng utak at nakakayanan ang enzymatic degradation sa kinakailangang oras.
Ang aparato ay inilalagay sa ibabaw ng utak, direkta sa ibabaw ng bahaging apektado ng stroke. Mula roon, ito ay gumagana bilang isang uri ng plataporma na Naglalabas ito ng isang partikular na molekula, ang SDF-1α (kilala rin bilang CXCL12), sa isang kontroladong paraan.Ang protina na ito ay nagsisilbing hudyat para sa mga stem cell, na nagtataguyod ng kanilang paglipat sa nasirang rehiyon at ng kanilang pananatili sa kapaligirang iyon.
Hanggang ngayon, ang paggamit ng mga therapeutic molecule o stem cell sa central nervous system ay malayo pa sa simple. ang kahinaan ng mga sangkap na ito at ang mga natural na hadlang na nagpoprotekta sa utak (tulad ng blood-brain barrier) ay nagpapahirap sa kanila na maabot ang napinsalang bahagi nang may sapat na dami at manatiling aktibo sa kinakailangang oras.
Sinusubukan ng silk patch na iwasan ang problemang ito sa pamamagitan ng pag-aalok ng matatag na pisikal na suporta, na direktang nakikipag-ugnayan sa tisyu ng utak, na nagpapahintulot sa isang patuloy na paglabas ng SDF-1α nang hindi bababa sa isang linggo, isang kritikal na palugit ng panahon pagkatapos ng stroke kung saan karamihan sa pinsala at potensyal na paggaling ay napapasya.
Paano gumagana ang molekula ng SDF-1α at kung bakit ito napakahalaga
Ang susi sa estratehiyang ito ay nakasalalay sa tungkulin ng SDF-1α. Ang molekulang ito ay kabilang sa pamilya ng chemokine at kasangkot sa pangasiwaan ang paglipat ng iba't ibang uri ng stem at progenitor cellsSa pag-aaral, naobserbahan ng mga mananaliksik na ang pag-stabilize ng SDF-1α gamit ang mga silk fibroin film ay nakakatulong upang mapanatili ang biological activity nito sa mas mahabang panahon.
Kapag inilabas mula sa patch, itinataguyod ng SDF-1α ang pagdating ng mga mesenchymal stem cell at mga hematopoietic progenitor patungo sa napinsalang bahagi ng utak. Hindi lamang ito tungkol sa pag-akit sa kanila, kundi pati na rin sa paghikayat sa kanila na manatili kung saan sila kinakailangan, na binabawasan ang kanilang pagkalat sa ibang mga bahagi kung saan ang kanilang epekto ay hindi gaanong kapaki-pakinabang.
Ang presensya ng mga selulang ito sa lugar ng cerebral infarction ay maaaring mag-ambag sa paganahin ang mga mekanismo ng proteksyon sa sarili at pagkukumpuni sa sarili: paglabas ng mga neuroprotective factor, modulasyon ng lokal na pamamaga, suporta para sa kaligtasan ng mga nasirang neuron at, potensyal, pagtataguyod ng ilang antas ng pagbabagong-buhay ng apektadong tisyu.
Ang kumbinasyon ng a matatag at biocompatible na biomaterial Ang (silk fibroin) na may molekula ng pagbibigay ng senyas tulad ng SDF-1α ay nagbibigay-daan sa pagpapanatili ng isang kemikal na gradient sa ibabaw ng utak na gumagabay sa paggalaw ng mga stem cell sa oras na ang tisyu ay pinaka-mahina pagkatapos ng stroke.
Mga resulta sa mga modelo ng hayop: mas kaunting pinsala at mas mahusay na paggaling
Ang silk patch ay hindi pa nasusubukan sa mga tao, ngunit ang mga pagsubok sa mga modelo ng hayop ay nagbibigay ng mga kawili-wiling pahiwatig. Sa mga pag-aaral na isinagawa kasama ang mga daga na sumailalim sa isang eksperimental na strokeAng pagtatanim ng bioactive patch sa cerebral cortex ay nakamit ang ilang mga epekto na itinuturing ng mga mananaliksik na may kaugnayan.
Una, isang nadagdagang recruitment at retention ng mga stem cell sa lugar ng implant kumpara sa mga control group. Kasama sa mga kontrol na ito ang mga hayop na sumailalim sa operasyon nang walang paggamot, ang iba ay may mga protein-free silk film, at ang iba ay nakatanggap ng SDF-1α sa simpleng solusyon, nang walang suporta sa biomaterial.
Pangalawa, ang mga hayop na ginamitan ng patch ay nagpakita ng mas maliit na dami ng cerebral infarction kumpara sa mga reference group. Pagkatapos ng humigit-kumulang dalawang linggong follow-up, ang bahagi ng nasirang tissue ay lubhang nabawasan sa mga utak na nakatanggap ng silk device na may molekula.
Bukod sa laki ng infarct, tinasa ng mga mananaliksik ang functional recoverySa pamamagitan ng mga pagsusuri sa pag-uugali at mga rekord ng aktibidad sa kuryente ng utak, natuklasan nila na ang mga ginamot na daga ay nagpakita ng mas kapansin-pansing pagpapanumbalik ng sensorimotor dexterity at mga electrical pattern na binago ng stroke.
Kung pagsasama-samahin, sinusuportahan ng mga resultang ito ang ideya na ang patch ay hindi lamang may istruktural na epekto sa dami ng lesyon, kundi isinasalin din sa isang praktikal na pagpapabuti sa mga kakayahan na nakompromiso na ang stroke. Gayunpaman, itinuturo mismo ng mga may-akda na, sa ngayon, ito ay isang eksperimental na pamamaraan na nasa preclinical phase.
Isang malaking problema sa kalusugan sa Espanya at Europa
Upang maunawaan kung bakit ang ganitong uri ng mga proyekto ay lumilikha ng labis na pag-asam, mahalagang tandaan ang epekto ng stroke. Sa Espanya at sa iba pang bahagi ng Europa, ang stroke ay itinuturing na isa sa mga mas malubha at madalas na mga pathology ng neurologicalNangyayari ito kapag ang isang arterya na nagsusuplay ng oxygen at sustansya sa utak ay nababara, na nagiging sanhi ng pagkamatay ng mga selula ng nerbiyos sa loob ng ilang minuto.
Nakakakumbinsi ang mga datos: tinatayang ang stroke ang pangunahing sanhi ng pagkamatay sa mga kababaihan at ang pangalawa sa kabuuang populasyon. Sa mga nabubuhay, nasa pagitan ng 30% at 40% ang naiiwang may mga epekto mula sa mga kahirapan sa paggalaw at pagsasalita hanggang sa mga problema sa pag-iisip o awtonomiya sa mga pang-araw-araw na gawain.
Sa kasalukuyan, ang mga opsyon sa paggamot ay nakatuon sa tunawin o tanggalin ang namuong dugo na humaharang sa arterya (gamit ang mga thrombolytic na gamot o mga mekanikal na pamamaraan ng thrombectomy). Gayunpaman, ang mga interbensyong ito ay may napakakaunting mga palugit ng oras at mahigpit na pamantayan sa pagsasama, na nag-iiwan sa maraming pasyente na walang mga opsyong ito.
Isa pang mahalagang punto ay, kahit na matagumpay na muling nabuksan ang arterya, ang medisina ay mayroon pa rin nito. Napakakaunting mga kagamitan upang kumpunihin ang nasirang bahagiSa madaling salita, maaaring mapabagal ang paglala ng stroke, ngunit ang kapasidad na muling buuin ang tisyu ng utak ay nananatiling lubhang limitado. Kaya naman ang interes sa mga neuroprotective at regenerative na therapy tulad ng iminungkahi gamit ang silk patch.
Mga biomaterial at stem cell: isang lumalawak na linya ng trabaho
Sa loob ng mga dekada, pinag-aaralan ng komunidad ng mga siyentipiko ang potensyal ng mga molekulang neuroprotective at mga therapy na nakabatay sa stem cell upang mabawasan ang pinsala at kapansanan na kaugnay ng stroke. Gayunpaman, isa sa mga pangunahing balakid ay kung paano maihahatid ang mga paggamot na ito sa tamang lugar, sa tamang dami, at sa sapat na tagal ng panahon.
Ang mga biomaterial tulad ng silk fibroin ay nag-aalok ng isang pansamantalang solusyon: lumilikha ang mga ito ng pisikal na scaffolding kung saan maaaring ikarga at ilabas ang mga aktibong sangkap sa isang lokal na paraan. Sa kaso ng utak, ang estratehiyang ito ay naglalayong malampasan ang mga pisikal at kemikal na hadlang na humahadlang sa pagdaan ng mga gamot mula sa dugo patungo sa tisyu ng nerbiyos.
Ang Fibroin ay kilala sa mga katangian nito biocompatibility at resistensya sa enzymatic degradationNagbibigay-daan ito sa pagsasaayos ng bilis ng pagkabulok ng patch at, dahil dito, ang bilis ng paglabas ng therapeutic compound. Bukod pa rito, ang natural na pinagmulan nito at ang posibilidad na iproseso ito sa manipis na mga sheet ay nagpapadali sa paghawak nito sa mga setting ng operasyon.
Ang gawaing pinangungunahan ng UPM Biomedical Technology Centre ay kabilang sa linyang ito ng pananaliksik (Mga pagsulong sa medisina na nakapagliligtas ng buhay), na nagmumungkahi ng isang estratehiya batay sa mga biocompatible na natural na biomaterial upang buhayin ang sariling mekanismo ng utak sa pagprotekta sa sarili at pagkukumpuni ng sarili. Hindi ito gaanong tungkol sa pagpapakilala ng malalaking dami ng mga panlabas na stem cell, kundi tungkol sa paglikha ng mga lokal na kondisyon upang ang mga selulang naroroon o naibibigay na ay mas epektibong kumilos.
Mula sa laboratoryo hanggang sa potensyal na klinikal na aplikasyon
Bukod sa mga resulta ng eksperimento, isa sa mga kapansin-pansing aspeto ng proyektong ito ay ang kinabukasan nito ay isinasaalang-alang na. potensyal para sa malawakang pagmamanupakturaAng kompanyang SILKBIOMED, ​​isang spin-off mula sa UPM, ay nagtrabaho sa pag-istandardize ng proseso ng paggawa ng mga silk patch.
Ang pagkakaroon ng isang pamamaraan ng produksyon na maaaring kopyahin ay isang mahalagang kinakailangan kung, sa hinaharap, nais nating lumipat patungo sa mga klinikal na pagsubok ng tao at, kalaunan, patungo sa posibleng komersiyalisasyon. Tinitiyak ng estandardisasyon na ang mga patch ay may magkakatulad na katangian sa mga tuntunin ng kapal, nilalaman ng protina, at pag-uugali ng paglabas ng SDF-1α.
Ang proyekto ay bahagi ng inisyatibo MINA-CMPinopondohan ng Komunidad ng Madrid, ang inisyatibong ito ay nagtataguyod ng mga bagong teknolohiya para sa pagsusuri at paggamot ng mga sakit na neurolohikal na may mataas na epekto, tulad ng stroke, Alzheimer's, at Parkinson's. Ang mga ganitong uri ng programa ay nagpapadali sa pakikipagtulungan sa pagitan ng mga unibersidad, mga sentro ng pananaliksik, at mga kumpanya ng teknolohiya.
Sa kabila ng pag-unlad, iginiit ng mga mananaliksik na malayo pa ang lalakbayin bago maisama ang isang aparato ng ganitong uri sa klinikal na kasanayan. Ang kaligtasan at bisa nito ay kailangang maipakita sa mas malalaking pag-aaral., ayusin ang mga dosis, tukuyin ang pinakamainam na oras para sa implantasyon pagkatapos ng stroke at suriin ang pag-uugali nito sa utak ng tao, na mas kumplikado kaysa sa mga modelo ng hayop.
Ang akda, na ang mga resulta ay nailathala na sa siyentipikong journal Mga Regenerative BiomaterialIto rin ay inilalahad bilang isang posibleng punto ng pagsisimula upang matugunan ang iba pang mga talamak na pinsala sa utak, tulad ng mga traumatic brain injury, kung saan ang pangangailangan para sa mga estratehiya sa pagkukumpuni ay pantay na apurahan.
Dahil sa lahat ng pangyayaring ito, ang silk patch na ginamit pagkatapos ng stroke ay lumilitaw bilang isang halimbawa kung paano ang kombinasyon ng mga biomaterial, stem cell biology, at biomedical engineering ay maaaring magbukas ng mga daan na ilang taon pa lamang ang nakalilipas ay halos parang science fiction. Bagama't nasa eksperimental pa lamang ito, ang posibilidad na ang isang simpleng aparato na nakalagay sa ibabaw ng utak Ang katotohanan na ang proyektong ito ay nakakatulong na mabawasan ang pinsala mula sa stroke at mapabuti ang functional recovery ay naglalagay dito sa mga linya ng pananaliksik na kailangang masusing subaybayan sa mga darating na taon.
