Lesioni del midollo spinale-Immagine Credit Public Domain.
I topi paralizzati erano in grado di camminare di nuovo dopo un’iniezione di un nuovo trattamento creato con l’aiuto dell’Advanced Photon Source.
Per decenni gli scienziati hanno cercato un trattamento efficace per le lesioni del midollo spinale, spesso con scarso successo. Ora, una nuova ricerca condotta dagli scienziati della Northwestern University ha portato a un’innovazione rivoluzionaria: un’iniezione che utilizza “ molecole danzanti” per riparare il tessuto spinale e invertire la paralisi.
I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato una nuova terapia iniettabile che ripara le lesioni del midollo spinale con l’aiuto di “molecole danzanti”. Le molecole formano nanofibre che si muovono, rendendo più probabile la comunicazione con le cellule per avviare la riparazione del midollo spinale danneggiato. (Immagine di Mark Seniw/Northwestern University).
Il trattamento ha già dimostrato di funzionare nei topi. I topi paralizzati hanno riacquistato la capacità di camminare quattro settimane dopo l’iniezione del nuovo trattamento. La ricerca, recentemente pubblicata sulla rivista Science, offre speranza a migliaia di persone che ogni anno rimangono paralizzate a causa di gravi lesioni del midollo spinale.
“Questa ricerca avrà un ampio impatto per le terapie biomediche, non solo per le lesioni del midollo spinale, ma per altre malattie neurogenerative che colpiscono il sistema nervoso, come l’Alzheimer o gli ictus“, dice Samuel Stupp, Università della Northwestern
“La nostra ricerca mira a trovare una terapia che possa impedire agli individui di rimanere paralizzati dopo un grave trauma o una malattia“, ha affermato Samuel Stupp, Professore di scienza e ingegneria dei materiali, chimica, medicina e ingegneria biomedica alla Northwestern che ha guidato lo studio. “Questa è rimasta una grande sfida per gli scienziati perché il sistema nervoso centrale del nostro corpo, che comprende il cervello e il midollo spinale, non ha alcuna capacità significativa di ripararsi dopo un infortunio o dopo l’insorgenza di una malattia degenerativa“.
Una parte fondamentale di questa ricerca è stata condotta presso l’Advanced Photon Source ( APS ), una struttura per gli utenti dell’Ufficio scientifico del Dipartimento dell’Energia ( DOE ) degli Stati Uniti presso l’Argonne National Laboratory del DOE. Lì, gli scienziati hanno utilizzato fasci di raggi X ultraluminosi per studiare la struttura delle molecole ingegnerizzate e il modo in cui si comportavano insieme in una soluzione.
Gli assoni (in rosso) si sono rigenerati all’interno di un’area danneggiata del midollo spinale dopo essere stati trattati con una nuova terapia sviluppata dai ricercatori della Northwestern con l’aiuto dell’APS di Argonne. (Immagine di Samuel I. Stupp Laboratory/Northwestern University).
Iniettate sotto forma di liquido, le molecole si univano in una soluzione per formare minuscole strutture fibrose (chiamate nanofibre) che circondavano il midollo spinale. I ricercatori hanno scoperto che il movimento delle molecole all’interno delle nanofibre potrebbe essere controllato modificandone la struttura chimica. Si è scoperto che le molecole che si muovevano di più, “ danzavano” di più, avevano maggiori probabilità di segnalare le cellule tramite proteine chiamate recettori, risultando in un trattamento più efficace.
“ I recettori nei neuroni e in altre cellule si muovono costantemente”, ha detto Stupp. “ L’innovazione chiave nella nostra ricerca, che non è mai stata fatta prima, è controllare il movimento collettivo di oltre 100.000 molecole all’interno delle nostre nanofibre. Facendo muovere le molecole secondo la progettazione, traslandole o addirittura saltando temporaneamente fuori da queste strutture, sono in grado di connettersi in modo più efficace con i recettori”.
I vasi sanguigni (rossi) ricrescono all’interno di un midollo spinale danneggiato dopo il trattamento con “molecole danzanti”. (Immagine di Samuel I. Stupp Laboratory/Northwestern University.)
Conoscere la struttura della matrice molecolare ha permesso a Stupp di regolare il movimento delle molecole. Facendo sì che le molecole “ danzassero”, avevano maggiori probabilità di trovare e coinvolgere i recettori cellulari, innescando le cellule per riparare i neuroni danneggiati.
Il lavoro per determinare la struttura organizzativa delle molecole danzanti nel loro assemblaggio molecolare è stato svolto presso la linea di luce Dow Northwestern DuPont Collaborative Access Team (DND-CAT) presso l’APS, gestito dal Synchrotron Research Center della Northwestern.
“L’APS è uno strumento importante per questo tipo di ricerca”, ha affermato Steven Weigand della Northwestern, scienziato della linea di luce presso DND-CAT e autore dell’articolo. In questa stazione sperimentale, i ricercatori della Northwestern come Stupp possono osservare la struttura di una varietà di sostanze chimiche e renderla una parte regolare del loro metodo sperimentale. Questa stazione consente inoltre agli scienziati di osservare simultaneamente le molecole su un’ampia gamma di scale, da centinaia di nanometri fino a meno di 10. (Per la scala, un foglio di carta ha uno spessore di circa 100.000 nanometri).
“Senza un accesso immediato all’APS, dovresti essere più restrittivo sui campioni che potresti analizzare e potresti perdere ciò che è importante”, ha affermato Weigand.
“Gli esperimenti a raggi X sono stati un passo fondamentale in questa scoperta“, ha detto Stupp, aggiungendo che non avrebbe potuto condurre parti chiave di questa ricerca senza l’accesso a una struttura con sorgente luminosa come l’APS.
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“Questa ricerca avrà un ampio impatto per le terapie biomediche, non solo per le lesioni del midollo spinale, ma per altre malattie neurogenerative che colpiscono il sistema nervoso, come l’Alzheimer o gli ictus“, ha affermato.
Stupp è già in procinto di richiedere l’provazione della FDA per testare la terapia su soggetti umani che hanno poche altre opzioni di trattamento. Ha anche grandi speranze nell’utilizzo delle “molecole danzanti” per sviluppare terapie efficaci per altre malattie in futuro.
Fonte: ANL
