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La nueva terapia aprovecha las “moléculas del baile” para invertir parálisis, repara el tejido después de daños de la médula espinal

Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado una nueva terapia inyectable que los aparejos de “moléculas baile” para invertir parálisis y para reparar el tejido después de daños severos de la médula espinal. En el nuevo estudio, publicado en ciencia, los investigadores administraron una única inyección a los tejidos que rodeaban las médulas espinales de ratones paralizados. Apenas cuatro semanas más adelante, los animales recuperaron la capacidad de recorrer.

Enviando señales bioactivas de accionar las células para reparar y para regenerar, las médulas espinales seriamente heridas dramáticamente perfeccionadas de la terapia de la ruptura de cinco maneras dominantes: (1) las extensiones separadas de neuronas, llamadas axones, regenerados; (2) el tejido de la cicatriz, que puede crear una barrera física a la regeneración y a la reparación, disminuyó importante; (3) el myelin, la capa que aislaba de axones que es importante en transmitir señales eléctricas eficientemente se reformó alrededor de las células; (4) los vasos sanguíneos funcionales formaron para entregar los alimentos a las células en el sitio del daño; y (5) más neuronas de motor sobrevivieron.

Después de que la terapia realice su función, los materiales biodegradan en los alimentos para las células en el plazo de 12 semanas y después desaparecen totalmente de la carrocería sin efectos secundarios sensibles. Éste es el primer estudio del cual los investigadores controlaron el movimiento colectivo de moléculas a través de cambios en estructura química para aumentar una eficacia terapéutica.

“Nuestros objetivos de investigación para encontrar una terapia que puede evitar que los individuos parálisis después de trauma o enfermedad importante,” dijo a Samuel Stupp, doctorado, la tabla del profesor de los administradores de la ciencia material e ingeniería, química, remedio, e ingeniería biomédica y director del instituto de Simpson Querrey para BioNanotechnology (SQI), que llevó el estudio. “Por las décadas, ésta ha seguido habiendo un reto importante para los científicos porque el sistema nervioso central de nuestra carrocería, que incluye el cerebro y la médula espinal, no tiene ninguna capacidad importante de repararse después de daño o después del inicio de una enfermedad degenerativa. Vamos derecho al FDA a comenzar el proceso de conseguir esta nueva terapia aprobada para el uso en los pacientes humanos, que tienen actualmente muy pocas opciones del tratamiento.”

Stupp es el director de fundación del SQI y de su centro de investigación afiliado, el centro para Nanomedicine regenerador. Él tiene citas en la escuela de McCormick de la Universidad Northwestern de la ingeniería, universidad de Weinberg de artes y las ciencias y Facultad de Medicina de Feinberg.

Severe spinal cord injuries repaired with 'dancing molecules'

Haber video: Universidad Northwestern

La esperanza de vida no ha perfeccionado desde los años 80

Según el centro estadístico del daño nacional de la médula espinal, casi 300.000 personas están viviendo actualmente con un daño de la médula espinal en los Estados Unidos. La vida para estos pacientes puede ser extraordinario difícil. El menos de 3 por ciento de gente con daño completo recupera nunca funciones físicas básicas. Y el aproximadamente 30 por ciento re-se hospitaliza por lo menos una vez durante cualquier año dado después del daño inicial, costando millones de dólares en los costos medios de la atención sanitaria del curso de la vida por paciente. La esperanza de vida para la gente con daños de la médula espinal es importante más inferior que gente sin daños de la médula espinal y no ha perfeccionado desde los años 80.

Actualmente, no hay terapéutica esa regeneración de la médula espinal del gatillo. Quise diferenciar en los resultados del daño de la médula espinal y abordar este problema, dados el enorme impacto que podría tener en las vidas de pacientes. También, la nueva ciencia para dirigir daño de la médula espinal podía tener impacto en las estrategias para las enfermedades y el recorrido neurodegenerative.”

Samuel Stupp, doctorado, experto en remedio regenerador

Sección longitudinal de la médula espinal tratada con el andamio terapéutico más bioactivo, capturado 12 semanas después del daño. Los vasos sanguíneos (rojos) regeneraron dentro de la lesión. Laminin se mancha en verde y las células se manchan en azul.

“Blancos móviles del golpe de las moléculas del baile”

El secreto detrás de la nueva ruptura de Stupp terapéutica está sintonizando el movimiento de moléculas, así que pueden encontrar y dedicar correctamente los receptores celulares constante de mudanza. Inyectado como líquido, la terapia se gelifica inmediatamente en una red compleja de los nanofibers que imitan la matriz extracelular de la médula espinal. Igualando la estructura de la matriz, imitar el movimiento de moléculas biológicas y la incorporación hace señales para los receptores, los materiales sintetizados pueden comunicar con las células.

Los “receptores en neuronas y otras células se mueven constante alrededor,” Stupp dijo. “La innovación dominante en nuestra investigación, antes de la cual nunca se ha hecho, es controlar el movimiento colectivo de más de 100.000 moléculas dentro de nuestros nanofibers. Haciendo las moléculas muévase, “baile” o aún salte temporalmente de estas estructuras, conocidas como polímeros supramoleculares, ellas puede conectar más efectivo con los receptores.”

Stupp y sus personas encontraron eso que ajustaban el movimiento de las moléculas dentro de la red del nanofiber para hacerles más ágil dado lugar a mayor eficacia terapéutica en ratones paralizados. También confirmaron que las formulaciones de su terapia con el movimiento molecular aumentado se realizaron mejor durante pruebas ines vitro con las células humanas, indicando bioactividad creciente y la transmisión de señales celular.

“Dado que las células ellos mismos y sus receptores están en el movimiento constante, usted puede imaginarse que las moléculas que se mueven encontrarían más rápidamente estos receptores más a menudo,” a Stupp dijo. “Si las moléculas son lentas y no como “social, “pueden nunca entrar en el contacto con las células.”

Axones regenerados (rojos) y células glial (verde) en el centro de la lesión.

Una inyección, dos señales

Conectado una vez con los receptores, las moléculas móviles accionan dos señales de conexión en cascada, que son críticas a la reparación de la médula espinal. Una señal incita las colas largas de neuronas en la médula espinal, llamadas los axones, regenerar. Similar a los cables eléctricos, axones envíe las señales entre el cerebro y el descanso de la carrocería. La separación o los axones perjudiciales puede dar lugar a la baja de la sensación en la carrocería o aún la parálisis. Reparar los axones, por otra parte, aumenta la comunicación entre la carrocería y el cerebro.

Las segundas neuronas de las ayudas de la señal sobreviven después del daño porque hace otros tipos de la célula proliferar, ascendiendo el nuevo crecimiento de los vasos sanguíneos perdidos que introducen las neuronas y las células críticas para la reparación del tejido. La terapia también induce a myelin reconstruya alrededor de los axones y reduce marcar con una cicatriz glial, que actúa como barrera física que evite que la médula espinal cure.

“Las señales usadas en el estudio imitan las proteínas naturales que son necesarias inducir las reacciones biológicas deseadas. Sin embargo, las proteínas tienen semividas extremadamente cortas y son costosas producir,” dijo el álvarez de Zaida, el doctorado, autor del estudio el primer y al profesor adjunto anterior de la investigación en el laboratorio de Stupp. “Nuestras señales sintetizadas son cortocircuito, los péptidos modificados que - cuando es pegado junto por los millares - sobrevivirá por semanas para entregar bioactividad. El resultado final es una terapia que es menos costosa producir y dura mucho más de largo.”

Sección longitudinal de la médula espinal tratada con el andamio terapéutico más bioactivo. Los axones regenerados (rojos) regrew dentro de la lesión.

Uso universal

Mientras que la nueva terapia se podría utilizar para prevenir parálisis después del trauma importante (accidentes de automóvil, caídas, accidentes de los deportes y heridas de bala) así como de enfermedades, Stupp cree que el descubrimiento subyacente - que el “movimiento supramolecular” es factor clave en bioactividad - puede ser aplicado a otras terapias y objetivos.

“Los tejidos del sistema nervioso central que hemos regenerado con éxito en la médula espinal herida son similares a ésos en el cerebro afectado por el recorrido y las enfermedades neurodegenerative, tales como ALS, enfermedad de Parkinson y enfermedad de Alzheimer,” Stupp dijo. “Más allá de eso, nuestro descubrimiento fundamental sobre controlar el movimiento de montajes moleculares para aumentar la transmisión de señales de la célula se podía aplicar universal a través de objetivos biomédicos.”

Otros autores del noroeste del estudio incluyen a Evangelos Kiskinis, doctorado, profesor adjunto en el departamento de Ken y de Ruth Davee de la neurología y de la neurología; técnico Feng Chen de la investigación; investigadores postdoctorales Ivan Sasselli, doctorado; Alberto Ortega, doctorado; y Zois Syrgiannis, doctorado; y estudiantes de tercer ciclo Alexandra Kolberg-Edelbrock, Ruomeng Qiu y Stacey Chin. Peter Mirau, doctorado, de los laboratorios de investigación de la fuerza aérea; y Steven Weigand del laboratorio nacional de Argonne también es co-autores.

El estudio, fue soportado por el Louis A. Simpson y Kimberly K. Querrey Center para Nanomedicine regenerador en el instituto de Simpson Querrey para BioNanotechnology, el laboratorio de investigación de la fuerza aérea (número FA8650-15-2-5518 de la recompensa), instituto nacional de desordenes neurológicos y recorrido y el instituto nacional en el envejecimiento (la recompensa numera R01NS104219, R21NS107761 y R21NS107761-01A1), el asiento del ALS de Les Turner, el asiento de la célula madre de Nueva York, los veteranos paralizados del asiento de investigación de América (número PVA17RF0008 de la recompensa), el National Science Foundation y la asociación francesa de la distrofia muscular.