Przełom w neurobiologii. Innowacyjny biomateriał skutecznie połączył przerwany rdzeń kręgowy
Dla ssaków uszkodzenie kręgosłupa jest najczęściej ostatecznym wyrokiem. Przerwanie delikatnych szlaków komunikacyjnych prowadzi do trwałego paraliżu, utraty czucia i braku kontroli nad fizjologią. Kiedy jednak naukowcy uważnie przyjrzeli się najprostszym organizmom na Ziemi, okazało się, że brutalnie przerwane nerwy można po prostu... „zespawać” z powrotem.
Gdy aksony (długie wypustki komórek nerwowych działające jak biologiczne kable) zostają rozerwane w wyniku wypadku, nasz organizm błyskawicznie reaguje stanem zapalnym. Zamiast się zregenerować, uszkodzona tkanka tworzy zbitą bliznę zwaną glejem, która jak mur fizycznie blokuje przesyłanie sygnałów.
Tymczasem w świecie mikroskopijnych bezkręgowców biologia radzi sobie z tym problemem bez najmniejszego problemu – rozerwane końce nerwów potrafią same się odnaleźć i błyskawicznie połączyć.
Zespół naukowców pod kierownictwem Michaela Lebensteina-Gumovskiego postanowił skopiować ten naturalny mechanizm i zastosować go u dużych ssaków. Aby zainicjować proces regeneracji, badacze potrzebowali idealnego biokompatybilnego mostu – materiału, który wypełniłby lukę po urazie i utrzymał nerwy w bezpośrednim kontakcie. Ich eksperymenty były jednak wątpliwe etycznie.
Glikol i chitozan łączą przerwany obwód
Jak czytamy w publikacji w „PLOS One”, badacze z powodzeniem przetestowali innowacyjny żel fuzogenny. Jego zadaniem jest stopienie i zespawanie uszkodzonych błon nerwowych. Receptura tego wynalazku opiera się na dwóch składnikach – powszechnie stosowanym glikolu polietylenowym (PEG) oraz chitozanie, czyli biologicznym polimerze występującym naturalnie m.in. w pancerzach morskich skorupiaków.
Eksperyment, choć z etycznego punktu widzenia wątpliwy, przyniósł oszałamiające rezultaty. Przeprowadzono go na pięciu samicach świń węgierskiej rasy mangalica. Zwierzętom znajdującym się pod głęboką narkozą całkowicie przecięto rdzenie kręgowe. Trzem z nich zaaplikowano w miejsce urazu eksperymentalny żel, po czym ustabilizowano ich kręgosłupy tytanowymi śrubami i prętami. Dwie pozostałe świnie stanowiły grupę kontrolną – przeszły jedynie mechaniczną stabilizację bez użycia substancji łączącej.
Wszystkie zwierzęta poddano następnie identycznemu programowi rygorystycznej rehabilitacji, obejmującej codzienne masaże nóg i elektryczną stymulację mięśni. Grupa badawcza przez pierwszy tydzień otrzymywała dodatkowo kroplówki z glikolem.
W 60 dni do pełnego kroku
Różnice kliniczne między obiema grupami okazały się kolosalne. U świń leczonych żelem odnotowano błyskawiczną poprawę. Już zaledwie dwa dni po całkowitym zerwaniu rdzenia zwierzęta odzyskały czucie i reagowały na ukłucia. Po pięciu dniach całkowicie powróciła u nich naturalna kontrola nad oddawaniem moczu. Finał eksperymentu przeszedł najśmielsze oczekiwania – po 60 dniach cała trójka leczonych zwierząt potrafiła samodzielnie wstać i chodzić na czterech kończynach.
Zwierzęta z grupy kontrolnej nie wykazały żadnej poprawy, pozostając trwale sparaliżowane. Kiedy naukowcy zbadali ich tkanki pod mikroskopem, zauważyli potężne blizny, cysty z płynem i całkowicie obumarłe zakończenia obciętych nerwów. Tymczasem u świń potraktowanych żelem zaobserwowano wyraźne włókna nerwowe płynnie przekraczające linię urazu.
Kiedy metodę będzie można zastosować u ludzi?
Autorzy badań podkreślają, że tak błyskawiczny powrót funkcji motorycznych wyklucza tradycyjne, niezmiernie powolne odrastanie aksonów z uszkodzonych komórek. Sukces opiera się na natychmiastowej fuzji aksonalnej – substancja fizycznie stopiła ze sobą rozerwane styki, przywracając przepływ informacji między mózgiem a resztą ciała.
Zanim ta rewolucyjna technologia trafi do badań klinicznych z udziałem sparaliżowanych ludzi, miną jeszcze lata testów, ale jest to dotychczas jeden z najjaśniejszych punktów w historii leczenia przerwanych rdzeni kręgowych.
Źródło: PLoS One
Nasz autor
Jonasz Przybył
Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.