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Usando a técnica da CLARIDADE para a reabilitação e o reparo da medula espinal

insights from industryDr. Quentin BarraudPost-doctoral ResearcherEPFL

As ciências da vida Notícia-Médicas falam ao Dr. Quentin Barraud sobre seu trabalho no reparo da medula espinal e como usa a técnica da CLARIDADE em sua pesquisa.

O reparo e a reabilitação da medula espinal são um difícil mas assunto importante a pesquisar, pode você por favor dar uma breve vista geral da pesquisa neste campo?

Há muitas categorias dos ferimentos da medula espinal, em termos da escala de movimento, das inabilidades pequenas à cadeira de rodas tornando-se limitada para os restos da sua vida, a escala está muito largo.

Há muitas aproximações diferentes a tentar superar estas inabilidades, com pontos chave da pesquisa que está sendo centrada sobre terapias de célula estaminal tornando-se e usando factores de crescimento para promover a rebrota do tecido de nervo após o ferimento.

Inovações no tratamento espinal usando o esclarecimento Electrophoretic do tecido de AZoNetwork em Vimeo.

Pode você por favor dar uma breve vista geral de sua área de pesquisa?

Em nosso laboratório nossa estratégia é um bit diferente. Nós centramo-nos sobre a utilização do que é deixada depois de um ferimento, o que é poupado pela lesão. Em a maioria dos casos, nos seres humanos, somente uma parte pequena do tecido é poupada.

Nós queremos aproveitar-se deste tecido poupado e permitir que o cérebro alcance a medula espinal outra vez após a lesão. Para isto, nós desenvolvemos um método da estimulação elétrica da medula espinal combinada com a estimulação farmacológica.

Para resumir momentaneamente, aplicando a estimulação elétrica abaixo do ferimento nós tomaremos sobre a movimentação excitatory que originou inicialmente do cérebro que é separado agora da região espinal mais baixa.

Aplicando a estimulação elétrica, nós damos o comando ao sistema do motor mover o pé. Em combinação com isto nós igualmente aplicamos um cocktail de agentes farmacológicos para modular os neurônios e o acto como um combustível que faz lhes o active.

Combinando a estimulação elétrica e química da medula espinal nós demonstramos nos modelos animais que nós podíamos restaurar o controle voluntário do movimento de ferimento sério da medula espinal.

A primeira revelação usava os eléctrodos muito simples para estimular a medula espinal. Isto foi feito no laboratório aproximadamente dez anos há. Agora, nós melhoramos o protocolo da estimulação. Agora nós podemos estimular mais precisamente a medula espinal e para estimular o músculo da extensão quando tem necessário, estimule o músculo da flexão quando tem necessário.

Nós podemos finamente controlar o movimento do pé após um ferimento no espaço e no tempo. Este é algo que nós melhoramos. Agora, nós estamos traduzindo nossa tecnologia que nós desenvolvemos no modelo do Holden aos seres humanos.

Para isso nós lançamos estudos pré-clínicos em uns mamíferos mais altos. Ao usar primatas não-humanos, nós tivemos resultados positivos e um ensaio clínico tem começado agora em um hospital, onde os primeiros pacientes estivessem no jogo há algumas semanas atrás, que é realmente prometedor.

Técnicas espinais do tratamento no laboratório de AZoNetwork em Vimeo.

Que modelos são usados na pesquisa pré-clínica? Que técnicas você usa?

Nós usamos muitos tipos diferentes dos modelos estudando as medulas espinais. Nós temos os projectos que olham o mecanismo da locomoção e como restaurar este mecanismo após um ferimento.

Este é o modelo que nós estamos trabalhando com, nós tem tipos diferentes dos ferimentos da medula espinal que variam do corte simples da medula espinal ao modelo da contusão, que imita a condição humana de ter uma contusão na medula espinal.

Segundo a pergunta da pesquisa nós temos no laboratório que nós escolhemos simplesmente um tipo diferente do modelo. Então usando estes modelos, nós podemos treinar o animal para recuperar alguma capacidade para andar após um ferimento usando uma relação robótico.

Nós usamos muitas técnicas anatômicas que tentam compreender que o mecanismo subjacente e para aquele nós usa uma técnica da imunoquímica, em particular a técnica nova da claridade que foi desenvolvida para visualizar os neurônios em 3 dimensões.

Isto é extremamente útil para nosso trabalho, ver como um sistema obtem reorganizado após um ferimento. De se o axónio do corte pode crescer dentro ou através da lesão ao usar nossa aproximação, e se nós podemos promover um resultado melhor para as fibras do corte.

Nós usamos os eléctrodos do e-dura, desenvolvidos para ser stretchable e imitar as propriedades da matéria do dura para ter interacções próximas com o tecido biológico. Nós mostramos usando este tipo da tecnologia que nós podemos entregar a estimulação elétrica e química ao tecido neural. Ajudando o sistema neural a reorganizar. É importante desenvolver este o tipo das estratégias.

Como o centro de Wyss ajudou a apoiar sua pesquisa?

O centro de Wyss ajuda pesquisadores a trazer os conceitos que foram demonstrados pre-clinically aos seres humanos, eles fornece todas as ferramentas a fim fazer isto. O centro de Wyss tem um foco forte nos dispositivos protéticos neurais que interagirão pròxima com o tecido biológico.

Por exemplo estão desenvolvendo um rádio implantable do cérebro que possa ler os pensamentos dos povos com paralisia e transmita sem fio a intenção se mover fora do corpo. Foram envolvidos igualmente na revelação dos eléctrodos do e-dura, que são eléctrodos flexíveis e stretchable e têm as mesmas propriedades que o dura mater.

A tecnologia avançada como esta é desenvolvida no centro de Wyss. Nós estamos trabalhando com eles para trazer nosso conceito aos seres humanos, usando a tecnologia que estão ajudando a desenvolver nossos modelos.

Que papel o sistema de esclarecimento do tecido de X-CLARITY jogou dentro de sua pesquisa? Que você faz com este sistema de esclarecimento do tecido?

Antes que o sistema de X-CLARITY veio acima no mercado, há alguns anos atrás, nós usamos o esclarecimento passivo para cancelar para fora as amostras, que nos tomaram semanas ou meses. Com este sistema novo, este processo pode ser feito dentro de seis ou sete horas, você pode mesmo claro um cérebro inteiro neste tempo.
X-claridade cancelada cérebro do rato

O X-CLARITY traz conseqüentemente vantagens óbvias. Salvar muito tempo, nós podíamos à imagem um o grupo inteiro de cérebro e de medulas espinais em uma quantidade de tempo relativamente curto. Isto permitiu que nós vissem claramente o benefício das aproximações estava tendo nas redes da medula espinal que seguem um ferimento. É um grande dispositivo para ganhar a hora para sua pesquisa.

Um outro benefício do sistema de X-CLARITY é que permite que você estandardize melhor sua metodologia, se não é difícil ter medidas quantitativas. Previamente, tudo que nós poderíamos fazer era produzir dados qualitativos, porque era difícil determinar a quantidade de fibras em uma amostra.

Usar o sistema de X-CLARITY dá-nos a claridade com estandardização do processo do esclarecimento. Poder ter dados quantitativos permite todas as amostras do cérebro de ser comparado um com o otro porque todas seguirão o mesmo protocolo, em circunstâncias diferentes. Será uma vantagem enorme em ter a análise quantitativa.

Em resumo, os pesquisadores dos benefícios de sistema de X-CLARITY salvar muito tempo e ajudando estandardizar protocolos no laboratório.

Como você prevê o sistema de esclarecimento do tecido de X-CLARITY que ajuda sua pesquisa? Que você compartilharia com o outro sobre ele?

O sistema de X-CLARITY ajudar-nos-á a compreender como a rede reorganiza após o ferimento. Este sistema permite que você visualize e siga o curso de um axónio que vem do córtice de motor, vindo para baixo à medula espinal lombar. Você pode visualizar, em 3D, no curso de único ou em diversos axónio quando circundam a lesão por exemplo.

Este é algo que é original ao sistema de X-CLARITY neste momento. É por isso esta técnica é muito emocionante. Comparado às técnicas clássicas do armazenamento, ao trabalhar no cérebro e na medula espinal em fatias muito finas estão todos em 2D imagens e este faz difícil obter a imagem inteira do que está acontecendo.

Usando a claridade nós obtemos do sistema de X-CLARITY, recentemente em alguns amostra que nós pudemos ver trilhas da fibra que nós não podíamos visualizar em 2D secções. Nós fomos surpreendidos ver como os axónio estavam organizando realmente em diferente, segregando empacotamos. Este é algo que nós não poderíamos ver ao usar técnicas clássicas.

Que sucessos lá foram com matérias biológicos que podem criar uma relação a longo prazo entre os tecidos neurais e os implantes espinais?

Era muito desafiante encontrar algo que combinaria as propriedades e o último um muitos tempos também, eles tentou tipos diferentes dos materiais com rigidez diferente por exemplo. O que encontraram é a combinação apropriada para combinar as propriedades da matéria do dura.

Igualmente testaram os materiais para o biocompatibility do dispositivo e mostraram que havia um nível quase normal de reacção imune. É algo que trabalha na simbiose com os sistemas biológicos.

Como os implantes espinais funcionam?

O implante neural que nós usamos está substituindo a função perdida que estavam vindo inicialmente do cérebro e que obteve o corte que segue uma lesão.

Postos simplesmente, entregando a estimulação elétrica, nós substituímos a movimentação excitatory que vem do cérebro, e porque os circuitos espinais abaixo do ferimento ainda estamos funcionando mas somos apenas dormentes. Entregando a estimulação nós ` despertamo-los' e permitimo-los que o sistema seja funcional outra vez. Aquela é a ideia atrás do implante novo, imitar as entradas que vêm do cérebro e substitui-las.

Que técnica você se usa para medir como os implantes bons conectaram aos tecidos espinais?

Nós temos muitas medidas que são realizadas durante um período prolongado de hora de medir a incidência dos eléctrodos e de considerar como interagem com o tecido. Se nós vemos que o ponto inicial da activação está aumentando é um sinal que algo esteja indo mal.

A ideia é sempre desenvolver os implantes que são estáveis durante um longo período do tempo e para reter propriedades estáveis quando na interacção próxima com o tecido.

Que o futuro guardara para a pesquisa do reparo da medula espinal? Que desafios há superar?

Enquanto os laboratórios estão trabalhando em aproximações da célula estaminal, outros laboratórios estão desenvolvendo dispositivos neurais, outro estão tentando conectar usando a relação espinal do cérebro à medula espinal.

A ideia é no futuro ter a pesquisa combinatory. Combinar todos os campos junto no mesmo paciente para ter uma combinação de célula estaminal representa graficamente por exemplo e os factores transversais que são dirigidos pela aplicação de uma relação espinal do cérebro, onde realmente o cérebro possa controlar a estimulação elétrica abaixo do ferimento.

O grande desafio seguinte no campo da imagem lactente para a amostra clara e para amostras enormes é o processo de dados. Este é o obstáculo seguinte que os povos terão que superar. Nós temos usado agora este tipo do sistema, o processo do esclarecimento somos estandardizados mas agora nós precisamos de ter microscópios apropriados para a imagem lactente que permitirá que nós tenham a capacidade para visualizar grandes amostras.

Naturalmente você precisa a potência para que os computadores processem e analisem estes meio dados. Aquele é o desafio seguinte, em termos da revelação técnica para esta técnica do esclarecimento. Eu sei por exemplo que no centro de Wyss estão desenvolvendo a tecnologia que nos ajudará a superar estes desafios. Este é o começo da onda enorme no campo para começar usar estes procedimentos.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Sobre Quentin Barraud

Dr. Quentin BarraudQuentin Barraud tem um PhD na neurociência onde estudou na universidade do Bordéus e se graduou em 2010.

Actualmente tem uma posição cargo-doutoral no laboratório de EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausana) onde trabalha em modelos de ferimento da medula espinal para tentar encontrar estratégias novas para melhorar a qualidade de vida dos pacientes com os ferimentos da medula espinal.

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