211service.com
Reparationssats för stamceller för stroke
En ny matris av neurala stamceller och en biologiskt nedbrytbar polymer kan snabbt reparera hjärnskador från stroke hos råttor. Inom bara sju dagar efter injicering av hopkoket direkt i den skadade delen av hjärnan, växte ny nervvävnad för att fylla stroke-inducerade hålrum.
Växande hjärna: Här visas ny nervvävnad skapad av stamceller som bildas i området av hjärnan med ett hålrum orsakat av en stroke.
Forskare säger att nyckeln till framsteg, publicerad idag i tidskriften Biomaterial , är användningen av en biologiskt nedbrytbar polymer som kallas PLGA, som säkerställer att stamcellerna förblir i området för strokeskador och upprättar förbindelser med omgivande hjärnvävnad. Genom att minska antalet herrelösa stamceller kommer systemet sannolikt att vara säkrare och effektivare än andra metoder, tillägger forskarna.
Stroke, som uppstår på grund av blödningar eller blockerade blodkärl i hjärnan, gör att viss hjärnvävnad dör. Denna döda vävnad avlägsnas sedan av immunsystemet och lämnar ett hål. Vi skulle förvänta oss att se en mycket bättre förbättring av resultatet efter en stroke om vi helt kan ersätta den förlorade hjärnvävnaden, och det är vad vi har kunnat göra med vår teknik, säger Mike Modo , en neurobiolog vid Institute of Psychiatry vid King's College London, som övervakade forskningen.
Tidigarestudierhade indikerat att användning av stödstrukturer, inklusive kolnanorör, kan hjälpa stamceller som introducerades för att ersätta hjärnvävnaden som skadats av en stroke. Men den senaste forskningen, sponsrad av Biotechnology and Biological Sciences Research Council, verkar ta processen ett betydande steg längre. Teamet kunde visa att hålet i hjärnan på råttor som orsakats av en stroke fylldes helt med primitiv ny nervvävnad inom sju dagar. Detta ökar möjligheten till radikalt bättre behandlingar för ett tillstånd som är den vanligaste orsaken till funktionshinder för vuxna i industriländer.
Forskarna injicerade partiklar av PLGA-polymeren laddade med neurala stamceller direkt in i slaghålorna. Väl inne i hjärnan länkar partiklarna samman för att bilda komplexa byggnadsställningar. Modos team använde MRT-skanningar för att lokalisera var stamcellsinjektioner behövdes och för att övervaka utvecklingen av ny hjärnvävnad. Under några dagar kan vi se celler migrera längs ställningspartiklarna och bilda en primitiv hjärnvävnad som interagerar med värdhjärnan, säger Modo. Gradvis bryts partiklarna ned biologiskt och lämnar fler luckor och kanaler för vävnad, fibrer och blodkärl att flytta in i. Nästa steg, säger han, blir att lägga till tillväxtfaktorn VEGF, som bör uppmuntra blodkärl att komma in i den nya vävnaden och påskynda dess utveckling till mogen vävnad.
Hjärnreparation: Dessa tre bilder visar den nya vävnaden, i svart, växande för att fylla den stroke-inducerade håligheten i hjärnan (vänster till höger) a) före införandet av partiklarna som innehåller stamceller, b) en dag efter deras införande, och c) sju dagar efter.
Detta projekt är ett utmärkt exempel där cellerna, genom att förstå vikten av biomaterialställningar, bättre kan fylla tomrummet efter skadan, säger Jonathan Cooper , en bioingenjör vid University of Glasgow. Biomaterialet fungerar inte bara som ett stöd för cellerna när de sås in i tomrummet, utan när ställningen bryts ned ger det det fysiska utrymmet för nya blodkärl att bildas.
Nyckeln till framstegen var den nya polymerens förmåga att uppmuntra tillväxt och differentiering av de neurala stamcellerna i tre olika skalor, säger Modos kollega Kevin Shakesheff , en vävnadsingenjör vid Nottingham University. I stor skala gör det att tomrummet som bildas av skadan kan få nya blodkärl mycket snabbt, vilket är avgörande om den nya vävnaden ska överleva. På cellnivå tillåter ställningsytan att stamcellsreceptorer fäster vid den. Och på molekylär nivå kommer det att tillåta celler att blandas med rätt tillväxtfaktorer.
Shakesheff säger att omfattande tester behövs innan mänskliga försök med matrisen kan påbörjas. Han hoppas dock att PLGA-polymeren kommer att marknadsföras inom 12 månader för användning vid benkirurgi.