Tratamentul care repară țesuturile și poate inversa paralizia. Ce sunt moleculele dansatoare și cum vindecă leziunile măduvei spinării

Cercetătorii de la Universitatea Northwestern au dezvoltat o nouă terapie injectabilă care utilizează „molecule dansatoare” cu mișcare rapidă pentru a repara țesuturile și a inversa paralizia după leziuni grave ale măduvei spinării.

Tratamentul a activat expresia genelor necesare pentru regenerarea cartilajului în doar patru ore și a produs componentele proteice necesare pentru regenerarea cartilajului după doar trei zile.

Cercetătorii au constatat că, odată cu creșterea mișcării moleculare, a crescut și eficacitatea tratamentului. Studiul a fost publicat în Journal of the American Chemical Society. Aceștia au observat efectele terapeutice ale moleculelor de dans în două tipuri de celule: celulele cartilaginoase din articulațiile noastre și neuronii din creier și măduva spinării.

Acest lucru îi face mai încrezători că tratamentul s-ar putea aplica la multe alte țesuturi, deoarece este un fenomen universal. Studiul a fost condus de Samuel I. Stupp, profesor la Board of Trustees de știința și ingineria materialelor, chimie, medicină și inginerie biomedicală la Universitatea Northwestern.

Un singur tratament eficient pentru înlocuirea articulațiilor

În 2019, aproape 530 de milioane de persoane din întreaga lume sufereau de osteoartrită, o boală degenerativă în care articulațiile se deteriorează în timp. Cazurile severe au ca rezultat cartilajul subțire, ceea ce face ca articulațiile să devină os pe os, fără o pernă, făcându-le dureroase și incapabile să funcționeze corect.

Singurul tratament eficient este operația de înlocuire a articulațiilor, care este costisitoare și invazivă. Tratamentele actuale vizează încetinirea progresiei bolii sau amânarea înlocuirii articulațiilor, dar nu există opțiuni regenerative din cauza incapacității umane de a regenera cartilajul la vârsta adultă.

Vezi și: Vederea încețoșată: cauze, soluții naturale și când să consulți un specialist. Când poate indica un accident vascular cerebral

Foto: Freepik @zishan50505052

Ce sunt "moleculele dansatoare"

Cercetătorii au dezvoltat o nouă metodă de încurajare a regenerării țesuturilor folosind „molecule dansatoare”. Aceste molecule, care sunt ansambluri de nanofibre sintetice, sunt concepute pentru a forma semnale puternice pentru celule.

Prin reglarea mișcărilor lor colective prin structura lor chimică, moleculele pot găsi rapid și se pot angaja cu receptorii celulari, care sunt în continuă mișcare și aglomerați pe membranele celulare.

Odată intrate în organism, nanofibrele imită matricea extracelulară a țesutului înconjurător, potrivindu-i structura și încorporând semnale bioactive pentru receptori. Acest lucru permite materialelor sintetice să comunice mai eficient cu celulele, deoarece acestea se deplasează constant.

Mișcarea este esențială pentru regenerarea cartilajului

Cercetătorii au dezvoltat o peptidă circulară care imită semnalul bioactiv al factorului de creștere transformant beta-1 (TGFb-1), o proteină esențială pentru formarea și menținerea cartilajului. Au încorporat această peptidă în două molecule care interacționează pentru a forma polimeri supramoleculari în apă, fiecare cu aceeași capacitate de a imita TGFb-1. Un polimer avea o structură specială care permitea moleculelor sale să se miște mai liber în cadrul ansamblurilor mari, în timp ce celălalt limita mișcarea moleculară. 

Cercetătorii au urmărit să compare două sisteme care diferă în ceea ce privește amploarea mișcării lor. Polimerul cu molecule care se mișcă rapid s-a dovedit a fi mai eficient decât proteina care activează receptorul TGFb-1 în natură.

După trei zile, celulele umane expuse la ansamblurile lungi de molecule mai mobile au produs cantități mai mari de componente proteice necesare regenerării cartilajului. Moleculele dansante care conțin peptida ciclică care activează receptorul TGF-beta1 au fost chiar mai eficiente decât proteina naturală care are această funcție în sistemele biologice.

Cercetătorii de la Universitatea Northwestern testează sisteme pentru terapii foarte bioactive, inclusiv utilizarea moleculelor dansatoare pentru regenerarea oaselor. Echipa prezice că regenerarea cartilajului va fi semnificativ îmbunătățită atunci când va fi utilizată în modele preclinice translaționale, ceea ce va conduce la dezvoltarea unui nou material bioactiv pentru regenerarea țesutului cartilajului articular.

Aceștia testează, de asemenea, capacitatea moleculelor de dans de a regenera osul, primele rezultate promițătoare urmând să fie publicate în cursul acestui an. Echipa testează moleculele în organoizi umani pentru a accelera descoperirea și optimizarea materialelor terapeutice.

De asemenea, cercetătorii urmăresc să obțină aprobarea pentru studiile clinice pentru terapia de reparare a măduvei spinării. Studiul, „Mișcarea supramoleculară permite bioactivitatea condrogenică a unei peptide ciclice mimetice a factorului de creștere transformant-β1”, a fost sprijinit din partea lui Mike și Mary Sue Shannon către Universitatea Northwestern pentru cercetare în domeniul regenerării musculo-scheletice.