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Stammzellen-Reparaturset für Schlaganfall
Eine neuartige Matrix aus neuralen Stammzellen und einem biologisch abbaubaren Polymer kann Hirnschäden durch Schlaganfälle bei Ratten schnell reparieren. Innerhalb von nur sieben Tagen nach der Injektion des Gebräus direkt in den geschädigten Teil des Gehirns wuchs neues Nervengewebe, um die durch Schlaganfälle verursachten Hohlräume zu füllen.
Wachsendes Gehirn: Hier ist neues Nervengewebe zu sehen, das aus Stammzellen entsteht, die sich im Bereich des Gehirns mit einer durch einen Schlaganfall entstandenen Höhle bilden.
Wissenschaftler sagen, dass der Schlüssel zum Fortschritt, der heute in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Biomaterialien , ist die Verwendung eines biologisch abbaubaren Polymers namens PLGA, das dafür sorgt, dass die Stammzellen im Bereich der Schlaganfallschädigung verbleiben und Verbindungen zum umgebenden Hirngewebe herstellen. Durch die Reduzierung der Anzahl verstreuter Stammzellen ist das System wahrscheinlich sicherer und effektiver als andere Methoden, fügen die Forscher hinzu.
Schlaganfälle, die aufgrund von Blutungen oder blockierten Blutgefäßen im Gehirn auftreten, führen zum Absterben von Hirngewebe. Dieses abgestorbene Gewebe wird dann vom Immunsystem entfernt und hinterlässt ein Loch. Wir würden eine viel bessere Verbesserung des Ergebnisses nach einem Schlaganfall erwarten, wenn wir das verlorene Hirngewebe vollständig ersetzen können, und das ist uns mit unserer Technik gelungen, sagt Mike Modo , einem Neurobiologen am Institut für Psychiatrie des King’s College London, der die Forschung beaufsichtigte.
VorhinStudienhatte darauf hingewiesen, dass die Verwendung von Stützstrukturen, einschließlich Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Stammzellen helfen könnte, die eingeführt wurden, um das durch einen Schlaganfall geschädigte Hirngewebe zu ersetzen. Aber die neueste Forschung, die vom Biotechnology and Biological Sciences Research Council gesponsert wird, scheint den Prozess einen bedeutenden Schritt weiter zu bringen. Das Team konnte zeigen, dass das durch einen Schlaganfall entstandene Loch im Gehirn von Ratten innerhalb von sieben Tagen vollständig mit primitivem neuem Nervengewebe gefüllt war. Dies eröffnet die Möglichkeit einer radikal besseren Behandlung einer Erkrankung, die in den Industrieländern die Hauptursache für Behinderungen bei Erwachsenen ist.
Die Forscher injizierten Partikel des PLGA-Polymers, die mit neuralen Stammzellen beladen waren, direkt in die Schlaghöhlen. Im Gehirn verbinden sich die Partikel zu komplexen Gerüsten. Modos Team verwendete MRT-Scans, um festzustellen, wo die Stammzellinjektionen erforderlich waren, und um die Entwicklung von neuem Hirngewebe zu überwachen. Über ein paar Tage können wir sehen, wie Zellen entlang der Gerüstpartikel wandern und ein primitives Hirngewebe bilden, das mit dem Wirtshirn interagiert, sagt Modo. Allmählich bauen sich die Partikel biologisch ab und hinterlassen mehr Lücken und Kanäle, in die Gewebe, Fasern und Blutgefäße eindringen können. Der nächste Schritt sei die Zugabe des Wachstumsfaktors VEGF, der das Eindringen von Blutgefäßen in das neue Gewebe fördern und dessen Entwicklung zu reifem Gewebe beschleunigen soll.
Gehirnreparatur: Diese drei Bilder zeigen das neue Gewebe in Schwarz, das wächst, um die schlaganfallbedingte Höhle im Gehirn auszufüllen (von links nach rechts) a) vor der Einführung der Partikel, die Stammzellen enthalten, b) einen Tag nach ihrer Einführung und c) sieben Tage danach.
Dieses Projekt ist ein hervorragendes Beispiel dafür, dass die Zellen durch das Verständnis der Bedeutung von Biomaterialgerüsten besser in der Lage sind, die durch die Verletzung hinterlassene Lücke zu füllen, sagt Jonathan Cooper , Bioingenieur an der University of Glasgow. Das Biomaterial fungiert nicht nur als Stütze für die Zellen, wenn sie in die Leere ausgesät werden, sondern bietet beim Abbau des Gerüsts auch den physischen Raum für die Bildung neuer Blutgefäße.
Der Schlüssel zum Fortschritt war die Fähigkeit des neuen Polymers, das Wachstum und die Differenzierung der neuralen Stammzellen auf drei verschiedenen Ebenen zu fördern, sagt Modos Kollege Kevin Shakesheff , ein Gewebeingenieur an der Universität Nottingham. Im großen Maßstab ermöglicht es die durch die Verletzung entstandene Lücke sehr schnell neue Blutgefäße zu bekommen, was für das Überleben des neuen Gewebes unerlässlich ist. Auf zellulärer Ebene ermöglicht die Gerüstoberfläche die Anheftung von Stammzellrezeptoren. Und auf molekularer Ebene ermöglicht es den Zellen, sich mit den richtigen Wachstumsfaktoren zu vermischen.
Shakesheff sagt, dass umfangreiche Tests erforderlich sind, bevor mit der Erprobung der Matrix am Menschen begonnen werden kann. Er hofft jedoch, dass das PLGA-Polymer innerhalb von 12 Monaten für den Einsatz in der Knochenchirurgie auf den Markt kommt.