توانایی راه رفتن در موش های فلج با کشف داروی جدید

توانایی راه رفتن در موش های فلج با کشف داروی جدیدی که توسط نانوفیبر‌ها امکان پذیر شده است. موش های فلج پس از تزریق دارویی جدید، توانایی راه رفتن را در عرض چهار هفته به دست آوردند.

آسیب نخاعی، نوعی ضربه بسیار جدی است که منجر به فلج شدن یا از دست دادن توانایی راه رفتن می شود. محققان دانشگاه نورث وسترن، یک درمان جدیدی ابداع کردند که از “مولکول های رقصنده” برای ترمیم بافت پس از آسیب های شدید نخاعی استفاده می کنند. به نظر شما ممکن است این نوع درمان برای انسان نیز استفاده شود؟

خب داستان چیه؟

در یک مطالعه جدید، محققان توانستند یک درمان تزریقی به کمک نانو فیبرها کشف کنند. در این درمان تنها با یک بار تزریق به بافت های اطراف نخاع موش های فلج، پس از چهار هفته می توانند دوباره راه بروند.
به گفته این تیم تحقیقاتی، تحریک سلول ها برای ترمیم و بازسازی به پنج روش کلیدی امکان پذیر است:

1-بازسازی آکسون ها
2- تشکیل بافت اسکار که می تواند یک مانع فیزیکی برای بازسازی و ترمیم ایجاد کند، به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
3-میلین که لایه ی عایق آکسون هاست و نقش مهمی در انتقال سیگنال های الکتریکی دارد، در اطراف سلول ها بهبود می یابد.
4-رگ های خونی برای رساندن مواد مغذی به سلول های محل آسیب تشکیل می شوند.
5- در نهایت نورون های حرکتی بیشتری سالم می مانند.
سپس مواد تزریقی در عرض 12 هفته به مواد مغذی برای سلول ها تجزیه می شوند و بدون عوارض جانبی قابل توجه کاملا از بین می روند.

ساموئل ال. استاپ، کسی که در دانشگاه نورث وسترن رهبری این مطالعه را دارد می گوید :” هدف تحقیق ما یافتن درمانی است که می تواند از فلج شدن افراد پس از ضربه یا بیماری شدید جلوگیری کند. دستگاه مرکزی ما که شامل مغز و نخاع است، پس از آسیب یا پس از یک بیماری خود تخریب کننده، توانایی ترمیم کامل خود را ندارد. در نتیجه همیشه این مسئله، یک چالش بزرگ برای دانشمندان است. گام بعدی تیم ما، اخذ مجوز FDA برای انجام آزمایشات انسانی است.

تحقیقات این تیم

استاپ می گوید که “گیرنده های نورون ها و سایر سلول ها دائما در اطراف در حال حرکت هستند. نوآوری کلیدی در تحقیقات ما، که قبلا هرگز انجام نشده است، کنترل حرکت جمعی بیش از صدهزار مولکول در نانوفیبرهای ما است. با وادار کردن مولکول ها به حرکت، “رقص” یا حتی جهش موقت از این ساختارها، که به عنوان پلیمرهای فوق مولکولی شناخته می شوند، می توانند به طور موثرتری با گیرنده ها ارتباط برقرار کنند.”

استاپ و تیم او دریافتند که تنظیم دقیق حرکت مولکول ها در شبکه نانوالیاف برای عملکرد بهتر آن ها منجر به اثربخشی درمانی بیشتر در موش های فلج شد. آن ها همچنین تایید کردند که فرمول های درمانی آن ها با افزایش حرکت مولکولی در آزمایش های آزمایشگاهی با سلول های انسانی بهتر عمل می کنند. این مسئله نشان دهنده ی افزایش فعالیت زیستی و سیگنال دهی سلولی است.

استاپ می گوید که ” باتوجه به اینکه خود سلول ها و گیرنده های آن ها دائما در حال حرکت هستند، می توانید تصور کنید که مولکول هایی که با سرعت بیشتری حرکت می کنند اغلب با این گیرنده ها روبرو می شوند. اگر مولکول ها کند باشند و عملکرد خوبی نداشته باشند، ممکن است هرگز با سلول ها در تماس نباشند.”

یک تزریق، دو سیگنال

پس از اتصال به گیرنده ها، مولکول های متحرک دو سیگنال آبشاری را راه اندازی می کنند که هر دو برای ترمیم نخاع، حیاتی هستند. سیگنال اول باعث بازسازی آکسون ها می شود. مشابه کابل های الکتریکی، آکسون ها سیگنال هایی را بین مغز و بقیه اندام های بدن ارسال می کنند. قطع یا آسیب آکسون ها می تواند منجر نابودی حواس در بدن یا حتی فلجی شود. از طرف دیگر، ترمیم آکسون ها ارتباط بین بدن و مغز را افزایش می دهد.

سیگنال دوم به سلول های عصبی کمک می کند پس از آسیب زنده بمانند. زیرا باعث تکثیر انواع سلول ها و رشد مجدد رگ های خونی از دست رفته می شود که نورون ها و سلول های حیاتی را برای ترمیم بافت، تغذیه می کنند.
این درمان همچنین میلین را وادار به بازسازی اطراف آکسون ها می کند و آسیب سلول های میکروگلیال را کاهش می دهد. آسیب سلول های میکروگلیال به عنوان یک مانع فیزیکی عمل می کند که از بهبود نخاع جلوگیری می کند.

زایدا آلوراز، نویسنده ی اول این مطالعه و استادیار پژوهشی آزمایشگاه می گوید : سیگنال های مورد استفاده در این مطالعه، همچون پروتئین های طبیعی مورد نیاز برای القای پاسخ های بیولوژیکی عمل می کنند. با این حال، پروتئین ها نیمه عمر بسیار کوتاهی دارند و تولید آنها بسیار گران است. سیگنال های مصنوعی ما پپتید های کوتاه و اصلاح شده ای هستند که وقتی به هم متصل شوند برای هفته ها زنده می مانند تا سبب فعالیت زیستی شوند. نتیجه نهایی، درمانی است که تولید آن هزینه کمتری دارد و مدت زمان آن طولانی است.

نتیجه تحقیقات

کلید موفقیت درمانی جدید استاپ، کنترل حرکت مولکول ها است تا به درستی برای یافتن گیرنده های سلولی حرکت کنند.
استاپ می گوید: ” بافت های سیستم عصبی مرکزی که ما با موفقیت در نخاع دچار آسیب بازسازی کردیم، مشابه بافت هایی هستند که در مغز تحت تاثیر سکته مغزی و بیماری های عصبی مانند ALS، بیماری پارکینسون و آلزایمر قرار گرفتند.

براساس گزارش مرکز آماری ملی آسیب نخاعی، در حال حاضر نزدیک به 300000 نفر با ضایعه نخاعی در آمریکا زندگی می کنند. زندگی برای این بیماران می تواند بسیار دشوار باشد. امید به زندگی برای افراد مبتلا به ضایعات نخاعی به طور قابل توجهی کمتر از افراد بدون آسیب نخاعی است و از دهه ی 1980 تا کنون هیچ روند بهبودی کسب نشده است.

این درمان می تواند برای جلوگیری از فلج پس از آسیب شدید (تصادفات اتومبیل، سقوط، تصادفات ورزشی و جراحات ناشی از شلیک گلوله) و همچنین بیماری ها مورد استفاده قرار گیرد. استاپ معتقد است که کشف اساسی ما در مورد کنترل حرکت مجموعه های مولکولی برای افزایش سیگنال دهی سلولی می تواند به طور جهانی در اهداف زیست پزشکی اعمال شود و گامی مهم در این راستا تلقی شود.

استاپ، به عنوان یک متخصص طب بازساختی می گوید، “در حال حاضر هیچ دارویی وجود ندارد که باعث بازسازی نخاع شود. من میخواستم در پیامد های آسیب نخاعی، تفاوت ایجاد کنم و باتوجه به تاثیر عالی ای که می تواند بر زندگی بیماران گذارد، با این مشکل مقابله کنم. همچنین علم جدید برای رسیدگی به آسیب نخاعی می تواند بر بهبودی بیماری های عصبی و سکته موثر باشد.”

این تحقیق در ژورنال science به چاپ رسید.

منابع

• Z. Álvarez, A. N. Kolberg-Edelbrock, I. R. Sasselli, J. A. Ortega, R. Qiu, Z. Syrgiannis, P. A. Mirau, F. Chen, S. M. Chin, S. Weigand, E. Kiskinis, S. I. Stupp. Bioactive scaffolds with enhanced supramolecular motion promote recovery from spinal cord injury. Science, 2021; 374 (6569): 848 DOI: 10.1126/science.abh3602

مترجم: مهسا صیدی | تولید محتوا و یراستاری: مطهره تقی پور