Befestigung Muskel und Gehirn

Mit der Anzahl der Male das Wort „gel“ wird in der Forschung von Nenad Bursac und Tatiana Segura, man würde vergeben werden für denken, Sie könnten die Arbeit in der Haarpflege oder der Laufschuh-Industrie. Ihre Gele sind jedoch richtet sich an die viel schwierigeren Aufgaben als holding, Frisuren oder Dämpfung der Füße.

Bursac und Segura, die beide Professoren der biomedizinischen Technik an Duke University, sind zwei der führenden Forscher zu wachsen funktionelle Gewebe sowohl innerhalb als auch außerhalb des menschlichen Körpers. Während der Gele wird entwickelt in Ihren Laboratorien sind zunächst mehr Flüssigkeit als solide, Sie umgehend zu verfestigen, um eine entscheidende dreidimensionales Gerüst für die Zellen zu organisieren und zu wachsen. Und durch das hinzufügen der perfekte Kombination von Wachstumsfaktoren, Enzymen, Nährstoffen und unterstützt Zellen, die Ihre Labors sind erfolgreich „engineering“ einige der schwierigsten menschlichen Geweben, einschließlich der Skelettmuskulatur und Gehirn Materie.

2014, Bursac und sein team waren die ersten, die wachsen menschliche Skelett-Muskel, der Verträge und reagiert genau wie native Gewebe auf elektrische Impulse und biochemische Signale und Pharma. Während dieser erste Erfolg erforderlich, eine muskelbiopsie zu isolieren und zu wachsen human „fast-Muskel-Zellen“ genannt myoblasten, Sie bald gezeigt, die Fähigkeit, ähnliche Resultate zu erzielen ausgehend von zellulären scratch—menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen.

Das Verfahren dauerte Jahre, um zu entwickeln, mit der Forscher machen Vermutungen und die Einnahme von baby-Schritte in Richtung auf Ihr Ziel. Der Unterschied war, Ihre einzigartigen Zellkultur-Bedingungen und 3-D-matrix, die es erlaubt, die Zellen zu wachsen und entwickeln sich viel schneller und länger als der 2-D Ansätze, die mehr in der Regel verwendet.

Im Jahr 2018 Studie, Bursac und seine Gruppe zeigten, dass nach zwei bis vier Wochen der 3-D Kultur -, Muskel-Zellen abgeleitet, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen bilden Muskelfasern Vertrag und reagieren auf elektrische und biochemische Impulse Nachahmung neuronalen Eingänge, genauso wie native Muskelgewebe.

Die pluripotenten Stammzellen gewonnenen Muskelfasern entwickeln auch Stauseen von „satellite-like-Zellen“, die notwendig sind, für normale Erwachsene Muskeln, um Schäden zu reparieren und zu regenerieren, während die Muskeln mit Muskel-Biopsie hatte viel weniger von diesen Zellen. Die Stammzellen-Methode ist auch in der Lage, die wachsende viele, viele mehr Zellen von einem kleineren Start-batch-als die Biopsie-Methode.

Sowohl die Vorteile verweisen auf die Möglichkeit, mit dieser neuen Methode für regenerative Therapien und die Erstellung von Modellen von seltenen Krankheiten für die Zukunft-Studien und für individualisierte Gesundheitsversorgung.

„Die Aussicht, das Studium der seltenen Krankheiten ist es besonders spannend für uns“, sagt Bursac. „Wenn ein Kind die Muskeln sind schon Absterbens von so etwas wie Duchenne-Muskeldystrophie, wäre es nicht ethisch zu nehmen Muskel-Proben von Ihnen zu tun, und weitere Schäden. Aber mit dieser Technik, können wir nur eine kleine Stichprobe von nicht-Muskel-Gewebe, wie Haut oder Blut, wiederherstellen der gewonnen Zellen zu einem pluripotenten Zustand, und wachsen schließlich eine unendliche Menge von funktionsfähigen Muskelfasern zu testen.“

Die Technik, die auch hält Versprechen für die Kombination mit genetischen Therapien. Forscher könnten, in der Theorie, fix genetischen Störungen in der induzierten pluripotenten Stammzellen, die aus einem Patienten, und dann wachsen die kleinen Flecken des völlig gesund Muskel -. Während dieser konnte nicht heilen oder zu ersetzen, ein ganzer Körper im Wert von erkrankten Muskel, könnte es sein verwendet im tandem mit breiter gezielte genetische Therapien oder Ziel mehr lokalisierte Muskel-Reparatur.

In Segura Labor konzentrieren sich die Forscher auf die Reparatur vielleicht die hartnäckigsten organ des menschlichen Körpers—das Gehirn.

Das Gehirn hat eine begrenzte Kapazität für die Wiederherstellung nach Schlaganfall und anderen Krankheiten. Im Gegensatz zu einigen anderen Organe des Körpers, wie der Leber oder der Haut, das Gehirn nicht regenerieren, neue verbindungen, Blutgefäße oder Gewebe-Strukturen. Gewebe, stirbt im Gehirn nach dem Schlaganfall aufgenommen wird, so dass ein Hohlraum, frei von Blutgefäßen, Nervenzellen oder Axonen, die dünnen Nervenfasern, Projekt von Neuronen.

In einer aktuellen Studie mit Mäusen durchgeführt, Segura versucht zu überreden das gesunde Gewebe um den Hohlraum in der Heilung der Schlaganfall Verletzungen. Sie entwickelt ein gel zu injizieren, in der Schlaganfall Hohlraum, verdickt und imitieren die Eigenschaften von Hirngewebe, erstellen ein Gerüst für neues Wachstum.

Dieses künstliche material schafft eine Umgebung, die hilft, lokale, native Stammzellen machen Ihre beste Arbeit, um die Heilung zu fördern—die Bereitstellung der physikalischen Struktur sowie die biologischen Signale, die ermutigen, Zellen zu wachsen. Zum Beispiel, das gel ist angereichert mit Molekülen, stimulieren das Wachstum von Blutgefäßen und Entzündungen unterdrücken, da die Entzündung Ergebnisse in der Narben und verhindert das nachwachsen der funktionalen Gewebes.

Nach 16 Wochen ist der Strich Hohlräume enthalten regeneriert Gehirn Gewebe, einschließlich neue neuronale Netzwerke— ein Ergebnis, das nicht vorher gesehen worden war. Die Mäuse mit neuen Neuronen zeigte auch verbesserte Motorische Verhalten, obwohl der genaue Mechanismus nicht klar.