Pirmą kartą Minesotos universiteto „Twin Cities“ tyrimų komanda pademonstravo procesą, kuriame derinamas 3D spausdinimo, kamieninių ląstelių biologijos ir laboratorijos auginamų audinių, kad būtų galima atsigauti nugaros smegenų traumas.
Tyrimas neseniai buvo paskelbtas Pažangiosios sveikatos priežiūros medžiagos.
Remiantis Nacionalinio stuburo smegenų sužalojimo statistikos centru, daugiau nei 300 000 žmonių JAV kenčia nuo nugaros smegenų sužalojimų, tačiau nėra galimybės visiškai pakeisti žalos ir paralyžiaus. Pagrindinis iššūkis yra nervų ląstelių mirtis ir nervų skaidulų nesugebėjimas ataugti visoje sužalojimo vietoje. Šis naujas tyrimas nagrinėja šią problemą.
Metodas apima unikalios 3D atspausdintos struktūros sukūrimą laboratorijoje užaugintiems organams, vadinamiems organoidiniais pastoliais, su mikroskopiniais kanalais. Tada šie kanalai yra užpildyti regioniniu požiūriu specifinėmis stuburo nervų progenitorinėmis ląstelėmis (SNPC), kurios yra ląstelės, gautos iš suaugusiųjų kamieninių ląstelių, kurios gali padalyti ir diferencijuoti į specifines subrendusių ląstelių tipus.
„Mes naudojame 3D atspausdintus pastolių kanalus, kad nukreiptume kamieninių ląstelių augimą, kuris užtikrina, kad nauji nervų skaidulos augtų norimais būdais“, – sakė Guebum Han, buvęs Minesotos universiteto mechaninės inžinerijos podoktorantė ir pirmasis autorius dokumente, kuris šiuo metu dirba „Intel Corporation“. „Šis metodas sukuria relės sistemą, kuri, įdedant į nugaros smegenis, apeina pažeistą plotą.”
Savo tyrime tyrėjai šiuos pastolius persodino į žiurkes su nugaros smegenimis, kurios buvo visiškai nutrauktos. Ląstelės sėkmingai diferencijuojasi į neuronus ir išplėtė savo nervų pluoštus abiem kryptimis – rosstraline (link galvos) ir kaukolės (link uodegos), kad sudarytų naujas ryšius su esamomis šeimininko nervų grandinėmis.
Naujosios nervų ląstelės laikui bėgant sklandžiai integruota į šeimininko stuburo smegenų audinį, todėl žiurkėms reikšmingai funkcinis atsigavimas.
„Regeneracinė medicina sukėlė naują stuburo smegenų traumų tyrimų erą“, – teigė Minesotos universiteto neurochirurgijos profesorė Ann Parr. „Mūsų laboratorija džiaugiasi galėdama ištirti mūsų” mini nugaros smegenų „būsimąjį potencialą klinikiniam vertimui.”
Nors tyrimai yra pradiniame etape, jis siūlo naują vilties kelią tiems, kurie turi nugaros smegenų traumas. Komanda tikisi padidinti gamybą ir toliau plėtoti šį technologijų derinį būsimoms klinikinėms reikmėms.
Be Han ir Parr, komandoje dalyvavo Hyunjun Kim ir Michael McAlpine iš Minesotos universiteto mechanikos inžinerijos departamento; Nicolas S. Lavoie, Nandadevi Patil ir Olivia G. Korenfeld iš Minesotos universiteto Neurochirurgijos katedros; Manuelis Esguerra iš Minesotos universiteto Neuromokslo katedros; ir Daeha Joung iš Virdžinijos Sandraugos universiteto Fizikos katedros.