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Le traitement neuf arme des « molécules de danse » pour renverser la paralysie, réparent le tissu après des lésions de la moelle épinière

Les chercheurs d'Université Northwestern ont développé un traitement injectable neuf qui des harnais « molécules de danse » pour renverser la paralysie et pour réparer le tissu après les lésions de la moelle épinière sévères. Dans l'étude neuve, publiée en la Science, chercheurs a administré une injection unique aux tissus entourant les moelles épinières de souris paralysées. Juste pendant quatre semaines plus tard, les animaux ont regagné la capacité de marcher.

En envoyant les signes bioactifs de déclencher des cellules pour réparer et régénérer, le traitement de découverte a spectaculairement amélioré les moelles épinières sévèrement blessées de cinq voies principales : (1) les extensions divisées des neurones, axones appelés, régénérés ; (2) le tissu de cicatrice, qui peut produire une entrave physique à la régénération et au réglage, a diminué de manière significative ; (3) la myéline, la couche d'isolation d'axones qui est importante en transmettant les signes électriques efficacement a repris autour des cellules ; (4) les vaisseaux sanguins fonctionnels ont formé pour livrer des éléments nutritifs aux cellules au site de la lésion ; et (5) neurones moteurs supplémentaires ont survécu.

Après que le traitement remplisse son fonctionnement, les matériaux biodégradent dans des éléments nutritifs pour les cellules dans un délai de 12 semaines et puis disparaissent complet du fuselage sans effets secondaires apparents. C'est la première étude dans laquelle les chercheurs ont réglé le mouvement collectif des molécules par des changements de la constitution chimique pour augmenter une efficacité thérapeutique.

« Nos objectifs de recherches pour trouver un traitement qui peut empêcher des personnes de devenir paralysées après traumatisme ou maladie principal, » a dit Samuel Stupp, PhD, le conseil de gestion le professeur des matériaux scientifique et technique, chimie, médicament, et génie biomédical et directeur de l'institut de Simpson Querrey pour BioNanotechnology (SQI), qui a abouti l'étude. « Pendant des décennies, ceci est demeuré un défi majeur pour des scientifiques parce que le système nerveux central de notre fuselage, qui comprend le cerveau et la moelle épinière, n'a aucune capacité significative de se réparer après des blessures ou après le début d'une maladie dégénérative. Nous sommes droit allant à la FDA pour commencer le procédé d'obtenir ce traitement neuf reconnu pour l'usage dans les patients humains, qui ont actuel très peu d'options de demande de règlement. »

Stupp est le directeur de fondation du SQI et de son centre de recherche filiale, le centre pour Nanomedicine régénérateur. Il a des affectations à l'école de McCormick d'Université Northwestern du bureau d'études, l'université de Weinberg des arts et les sciences et l'École de Médecine de Feinberg.

Severe spinal cord injuries repaired with 'dancing molecules'

Crédit visuel : Université Northwestern

L'espérance de vie ne s'est pas améliorée depuis les années 1980

Selon le centre statistique de lésion de la moelle épinière nationale, presque 300.000 personnes habitent actuel avec une lésion de la moelle épinière aux Etats-Unis. La durée pour ces patients peut être extraordinairement difficile. Moins de 3 pour cent de gens avec des blessures complètes récupèrent jamais des fonctionnements matériels fondamentaux. Et approximativement 30 pour cent re-sont hospitalisés au moins une fois pendant n'importe quelle année donnée après les blessures initiales, coûtant des millions de dollars dans les coûts moyens de santé de vie selon le patient. L'espérance de vie pour des gens avec des lésions de la moelle épinière est sensiblement inférieure à des gens sans lésions de la moelle épinière et ne s'est pas améliorée depuis les années 1980.

Actuel, il n'y a aucune thérapeutique cette régénération de moelle épinière de déclencheur. J'ai voulu effectuer une différence sur les résultats de la lésion de la moelle épinière et aborder ce problème, vu l'énorme incidence qu'il pourrait avoir les durées des patients. En outre, la science neuve pour adresser la lésion de la moelle épinière a pu avoir le choc sur des stratégies pour les maladies et la rappe neurodegenerative. »

Samuel Stupp, PhD, expert en matière de médicament régénérateur

Partie longitudinale de moelle épinière traitée avec l'échafaudage thérapeutique le plus bioactif, capté 12 semaines après des blessures. Les vaisseaux sanguins (rouges) ont régénéré dans la lésion. Laminin est souillé en vert et des cellules sont souillées dans le bleu.

« Objectifs en mouvement du coup des molécules de danse

Le secret derrière la découverte neuve de Stupp thérapeutique ajuste le mouvement des molécules, ainsi ils peuvent trouver et correctement engager les récepteurs cellulaires continuellement mobiles. Injecté comme liquide, le traitement gélifie immédiatement dans un réseau complexe des nanofibers qui imitent la matrice extracellulaire de la moelle épinière. En appariant la structure de la modification, l'imitation du mouvement des molécules biologiques et comporter signale pour des récepteurs, les matériaux synthétiques peuvent communiquer avec des cellules.

Les « récepteurs en neurones et d'autres cellules déménagent continuellement autour, » Stupp a dit. « L'innovation principale dans notre recherche, avant laquelle n'a été jamais fait, est de régler le mouvement collectif de plus de 100.000 molécules dans nos nanofibers. En effectuant les molécules déménagez, « dansez » ou même sautez temporairement hors de ces structures, connues sous le nom de polymères supramoléculaires, elles peut brancher plus effectivement aux récepteurs. »

Stupp et son équipe ont trouvé cela réglant avec précision le mouvement des molécules dans le réseau de nanofiber pour leur effectuer plus agile eu comme conséquence une efficacité thérapeutique plus grande chez les souris paralysées. Ils ont également confirmé que les formulations de leur traitement avec le mouvement moléculaire amélioré ont exécuté mieux pendant les tests in vitro avec des cellules humaines, indiquant la bioactivité accrue et la signalisation cellulaire.

« Donné qui les cellules elles-mêmes et leurs récepteurs sont dans le mouvement continuel, vous pouvez imaginer que les molécules déménageant plus rapidement rencontreraient ces récepteurs plus souvent, » Stupp avez dit. « Si les molécules sont lentes et pas en tant que « social, « elles peuvent ne jamais entrer en contact avec les cellules. »

Axones régénérés (rouges) et cellules glial (vert) au centre de la lésion.

Une injection, deux signes

Une fois branché aux récepteurs, les molécules mobiles déclenchent deux signes montants en cascade, qui sont critiques au réglage de moelle épinière. Un signe incite les longs arrières des neurones dans la moelle épinière, axones appelés, à régénérer. Assimilé aux câbles électriques, axones envoyez les signes entre le cerveau et le reste du corps. La division ou les axones dommageables peut avoir comme conséquence la perte de sensation dans le fuselage ou même la paralysie. La réparation des axones, d'autre part, augmente la transmission entre le fuselage et le cerveau.

Les deuxièmes neurones d'aides de signe survivent après des blessures parce qu'elles font proliférer d'autres types de cellules, introduisant la recroissance des vaisseaux sanguins perdus qui alimentent des neurones et des cellules critiques pour le réglage de tissu. Le traitement également induit la myéline pour reconstruire autour des axones et réduit le marquage glial, qui agit en tant qu'entrave physique qui empêche la moelle épinière de guérir.

« Les signes utilisés dans l'étude imitent les protéines naturelles qui sont nécessaires pour induire les réactions biologiques désirées. Cependant, les protéines ont des demi vies extrêmement courtes et sont chères de produire, » a dit le álvarez de Zaida, le PhD, auteur de l'étude le premier et le professeur d'aide à la recherche d'ancien dans le laboratoire de Stupp. « Nos signes synthétiques sont court-circuit, les peptides modifiés que - quand collé ensemble par milliers - survivra pendant des semaines pour fournir la bioactivité. Le résultat final est un traitement qui est moins cher de produire et dure beaucoup plus longtemps. »

Partie longitudinale de moelle épinière traitée avec l'échafaudage thérapeutique le plus bioactif. Les axones régénérés (rouges) regrew dans la lésion.

Application universelle

Tandis que le traitement neuf pourrait être employé pour éviter la paralysie après traumatisme principal (accidents d'automobile, chutes, accidents de sports et blessures par balle) ainsi que des maladies, Stupp croit que la découverte fondamentale - que « le mouvement supramoléculaire » est un facteur clé dans la bioactivité - peut être appliqué à d'autres traitements et objectifs.

« Les tissus du système nerveux central que nous avons avec succès régénérés dans la moelle épinière blessée sont assimilés à ceux dans le cerveau affecté par la rappe et les maladies neurodegenerative, telles que les ALS, la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer, » Stupp a dit. « Au delà de cela, notre découverte principale au sujet de régler le mouvement des ensembles moléculaires pour améliorer la signalisation de cellules a pu être appliquée universellement en travers des objectifs biomédicaux. »

D'autres auteurs du nord-ouest d'étude incluent Evangelos Kiskinis, PhD, professeur adjoint au Ken et au service de neurologie de Ruth Davee et de la neurologie ; technicien Feng Chen de recherches ; chercheurs post-doctoraux Ivan Sasselli, PhD ; Alberto Ortega, PhD ; et Zois Syrgiannis, PhD ; et étudiants de troisième cycle Alexandra Kolberg-Edelbrock, Ruomeng Qiu et menton de Stacey. Peter Mirau, PhD, des laboratoires de recherche de l'Armée de l'Air ; et Steven Weigand de laboratoire national d'Argonne sont également des co-auteurs.

L'étude, a été supportée par le Louis A. Simpson et Kimberly K. Querrey Center pour Nanomedicine régénérateur à l'institut de Simpson Querrey pour BioNanotechnology, le laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air (numéro FA8650-15-2-5518 de récompense), institut national des troubles neurologiques et la rappe et l'institut national sur le vieillissement (la récompense numérote R01NS104219, R21NS107761 et R21NS107761-01A1), la fondation de Les Turner ALS, la fondation de cellule souche de New York, les vétérans paralysés de la fondation de recherches de l'Amérique (numéro PVA17RF0008 de récompense), le National Science Foundation et l'association française de dystrophie musculaire.