Nadzieja dla sparaliżowanych. Bioaktywne cząsteczki naprawiły rdzeń kręgowy

Po poda­niu jed­nego zastrzyku spa­ra­li­żo­wane myszy w ciągu czte­rech tygo­dni zaczęły cho­dzić. Wszystko dzięki bio­ak­tyw­nym mikro­czą­stecz­kom, które pobu­dzają neu­rony do naprawy, usu­wają bli­zny po ura­zie, napra­wiają osłonkę komó­rek ner­wo­wych i popra­wiają krą­że­nie.

Nau­kowcy z Nor­th­we­stern Uni­ver­sity opi­sali na łamach maga­zynu „Science” tera­pię, która — jak tłu­ma­czą — wyko­rzy­stuje „tań­czące czą­steczki”.

Bada­cze zauwa­żyli sze­reg pozy­tyw­nych skut­ków już po jed­no­krot­nym poda­niu czą­ste­czek spa­ra­li­żo­wa­nym myszom. Zre­ge­ne­ro­wały się znisz­czone wypustki neu­ro­nów (aksony), utrud­nia­jące naprawę bli­zny zostały w dużej mie­rze zre­du­ko­wane, zre­ge­ne­ro­wała się ota­cza­jąca neu­rony osłonka mie­li­nowa, wytwo­rzyły się nowe naczy­nia krwio­no­śne odży­wia­jące nerwy i prze­żyło wię­cej neu­ro­nów.

Kiedy czą­steczki wyko­nają swoje zada­nie, roz­pusz­czają się w ciągu 12 tygo­dni, zmie­nia­jąc się w sub­stan­cje odżyw­cze.

„W naszym bada­niu chcemy zna­leźć tera­pię, która może zapo­bie­gać para­li­żowi po poważ­nym uszko­dze­niu czy cho­ro­bie” – pod­kre­śla kie­ru­jący pra­cami prof. Samuel I. Stupp.

„Przez całe dekady pozo­sta­wało to ogrom­nym wyzwa­niem dla naukow­ców, ponie­waż cen­tralny układ ner­wowy obej­mu­jący mózg i rdzeń krę­gowy nie ma więk­szych zdol­no­ści do samo­na­prawy po ura­zie czy neu­ro­de­ge­ne­ra­cyjnej cho­ro­bie. Zamie­rzamy zgło­sić się do FDA z wnio­skiem o zatwier­dze­nie tej metody do sto­so­wa­nia u ludzi, któ­rzy dzi­siaj nie
mają wielu opcji lecze­nia” — mówi badacz.

Nau­kowcy przy­po­minają, że tylko 3 proc. osób z peł­nym uszko­dze­niem rdze­nia odzy­skuje pod­sta­wowe funk­cje ruchowe.

Ok. 30 proc. cho­rych przy­naj­mniej raz w roku tra­fia do szpi­tala, a ich ocze­ki­wana dłu­gość życia jest znacz­nie obni­żona i nie popra­wiła się od lat 80-tych.

„Obec­nie nie ma leków uru­cha­mia­ją­cych rege­ne­ra­cję rdze­nia krę­go­wego” — mówi prof. Stupp.

Dodał, że chciał on „odmie­nić skutki uszko­dzeń rdze­nia i zająć się tym pro­ble­mem ze względu na moż­liwy wpływ na życie pacjen­tów. Co wię­cej, nowe odkry­cia mogą mieć zna­cze­nie także dla cho­rób neu­ro­de­ge­ne­ra­cyj­nych i uda­rów”.

Wstrzy­ki­wane w miej­sce uszko­dzeń czą­steczki two­rzę mikrow­łókna, które naśla­dują tkankę ota­cza­jącą neu­rony. Umiesz­czone w nich czą­steczki „tań­czą”, tzn. poru­szają się w zgo­dzie z ruchem odpo­wied­nich recep­to­rów na powierzchni komó­rek ner­wo­wych. W ten spo­sób mogą z tymi recep­torami oddzia­ły­wać, co pro­wa­dzi do pobu­dze­nia komó­rek do rege­ne­ra­cji.

„Główną nowo­ścią w naszym bada­niu, któ­rej ni­gdy dotąd nie wpro­wa­dzono, jest kon­trola kolek­tyw­nego ruchu ponad 100 tys. czą­ste­czek znaj­du­ją­cych się w mikrow­łók­nach. Przez
nakło­nie­nie czą­ste­czek do ruchu, ’tań­ca’, a nawet cza­so­wego wyska­ki­wa­nia z tych struk­tur zna­nych jako supra­mo­le­ku­larne poli­mery, są one zdolne do sku­tecz­niej­szego łącze­nia się z recep­torami” — tłu­ma­czy prof. Stupp.

Ruch czą­ste­czek oka­zał się także wspoma­gać reak­cje z recep­torami w bada­niach in vitro, na komór­kach ludz­kich.

„Bio­rąc pod uwagę, że same komórki oraz ich recep­tory są w cią­głym ruchu, można sobie wyobra­zić, że czą­steczki poru­sza­jące się szyb­ciej napo­tkają wię­cej tych recep­to­rów. Jeśli są powolne i nie tak ’towa­rzy­skie’, mogą ni­gdy nie wejść w kon­takt z recep­to­rem” — wyja­śnia nauko­wiec.

Po przy­łą­cze­niu do recep­tora czą­steczki wywo­łują dwie kaskady sygna­łów, z któ­rych obie są klu­czowe dla rege­ne­ra­cji rdze­nia. Jeden rodzaj sygnału powo­duje odbu­dowę dłu­gich wypu­stek neu­ro­nów — akso­nów nie­zbęd­nych do komu­ni­ka­cji mię­dzy mózgiem i cia­łem.

Drugi rodzaj — pomaga neu­ro­nom prze­trwać po ura­zie, ponie­waż pobu­dza towa­rzy­szące im komórki do namna­ża­nia się oraz wspiera powsta­wa­nie nowych naczyń krwio­no­śnych.
Tera­pia powo­duje rów­nież odbu­dowę osłonki mie­li­no­wej ota­cza­ją­cej komórki ner­wowe i zmniej­sza bli­zny, które czę­sto stoją na prze­szko­dzie rege­ne­ra­cji.

„Użyte przez nas sygnały naśla­dują dzia­ła­nie natu­ral­nych bia­łek potrzeb­nych do uzy­ska­nia pożą­da­nych bio­lo­gicz­nych odpo­wie­dzi. Jed­nak białka bar­dzo krótko żyją i są dro­gie w wytwa­rza­niu. Nasze syn­te­tyczne czą­steczki sygna­li­za­cyjne są krót­kimi, zmo­dy­fi­ko­wa­nymi pep­ty­dami, które, gdy łączą się tysią­cami, prze­trwają tygo­dnie, utrzy­mu­jąc bio­lo­giczną aktyw­ność. Koń­co­wym skut­kiem jest dużo tań­sza i dzia­ła­jąca dłu­żej tera­pia” – mówi wspó­łau­torka doko­na­nia.

Według bada­czy metoda to może poma­gać po wypad­kach i cho­ro­bach uszka­dza­ją­cych rdzeń, ale także może się oka­zać sku­teczna w innych przy­pad­kach.

„Tkanka cen­tral­nego układu ner­wo­wego zre­ge­ne­ro­wana w rdze­niu przy­po­mina tkanki nisz­czone w mózgu przez udar i cho­roby neu­ro­de­ge­ne­ra­cyjne, np. ALS, cho­robę Par­kin­sona czy Alzhe­imera” – pod­kre­śla prof. Stupp.

„Do tego nasze pod­sta­wowe odkry­cie odno­śnie do kon­tro­lo­wa­nia ruchu czą­stecz­ko­wych kon­glo­me­ra­tów, który nasila sygna­li­za­cję dla komó­rek, może być zasto­so­wane bar­dziej uni­wer­sal­nie, na róż­nych bio­me­dycz­nych celach” — twier­dzi spe­cja­li­sta.

Wię­cej infor­ma­cji na stro­nach:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh3602

https://news.northwestern.edu/stories/2021/11/dancing-molecules-successfully-repair-
severe-spinal-cord-injuries/