Dyuk Universitetinin biotibbi mühəndisləri işemik insultdan sonra beynin zədələnməsinin bərpasına kömək edə biləcək inyeksiya edilə bilən biomaterial hazırlayıblar. Siçanlar üzərində aparılan təcrübələrdə material itirilmiş beyin toxumasının yaratdığı boşluğu sağalma üçün daha əlverişli mühitə çevirib.

Müalicə bədənin öz immun hüceyrələrini işə götürdü, yeni qan damarlarının əmələ gəlməsini təşviq etdi, sinir toxumasında dəyişiklikləri dəstəklədi və heyvanlarda motor funksiyasını yaxşılaşdırdı.

Tapıntılar Cell Biomaterials jurnalında dərc edilib .

İnsultdan Sonra Beyin Toxumasının Bərpası Çətinliyi

Hər il milyonlarla insan işemik insult keçirir. Bu insultlar qan laxtasının beynin bir hissəsinə qan axınını maneə törətdiyi zaman baş verir.

Laxtanı həll edən dərmanlar və laxtanı fiziki olaraq çıxaran prosedurlar kimi təcili müalicə üsulları qan dövranını bərpa edə və hələ də canlı olan beyin toxumasının xilas olmasına kömək edə bilər. Lakin beyin toxuması öldükdən sonra qan axınının bərpası artıq itirilmiş qanı əvəz edə bilməz.

Ağır insultlar əhəmiyyətli miqdarda toxumanı məhv edə bilər və sağlam beyin toxumasının əvvəllər mövcud olduğu yerdə boşluq yarada bilər. Həkimlər laxtanı çıxardıqdan sonra sağalma əsasən reabilitasiyadan asılıdır. Reabilitasiya sağ qalan beyin dövranlarının uyğunlaşmasına kömək edə bilər, lakin zədələnmiş nahiyənin birbaşa bərpasına kömək etmir.

“Beyin toxuması itirildikdən sonra qan axınını bərpa etmək artıq kifayət deyil”, – deyə Duke Universitetinin Biotibbi Mühəndislik üzrə Robert Plonsey adına Fərqlənən Professoru Tatyana Sequra bildirib. “Məqsədimiz zədələnmiş sahəni elə mühəndisləşdirməkdir ki, immun, damar və sinir bərpa prosesləri birlikdə işləməyə başlaya bilsin.”

Beyin Təmiri üçün İskele Tikintisi

Segura və komandası, eyni anda bir neçə növ təmiri dəstəkləyə biləcək bir stroke boşluğunun içərisində bir mühit yaratmağa çalışdılar.

Onlar MAPS və ya mikroməsaməli tavlanmış hissəcik iskelelərindən istifadə etdilər. Bu iskelelər məsaməli bir quruluşa yığılan fərdi hidrogel mikrohissəciklərindən ibarətdir. Açıq fəzalar hüceyrələrə daxil ola və sinir toxumasını bərpa edərkən istifadə edə biləcəkləri bir çərçivə təmin edir.

Biomaterialla bağlı əvvəlki uğurlara əsaslanaraq, tədqiqatçılar bədənin immun sistemindən bərpa prosesini istiqamətləndirmək və gücləndirmək üçün də istifadə edə biləcəklərini müəyyən etmək istədilər.

Strategiyanın bu hissəsi üçün onlar astrositlərə diqqət yetiriblər. Bu ulduz formalı hüceyrələr normal beyin funksiyasında mühüm rol oynayır və beyin zədələndikdə tez reaksiya verirlər.

Astrositlər ətrafdakı hüceyrələrlə qismən hüceyrə xarici veziküllər və ya EV-lər buraxmaqla əlaqə qururlar. Bu olduqca kiçik paketlər digər hüceyrələrin davranışına təsir edə bilən zülallar, lipidlər və genetik material daşıyır.

Təmir siqnallarını lazım olan yerdə saxlamaq

Tədqiqatçılar laboratoriyada yetişdirilən astrositlərdən EV-lər toplayaraq onları immun hüceyrələrini cəlb etmək, qan damarlarının bərpasını təşviq etmək və funksiyanı yaxşılaşdırmaq üçün hazırlanmış müxtəlif siqnal molekulları ilə sınaqdan keçiriblər.

Alimlər sadəcə zədələnmiş sahəyə elektromobilləri yeritmək əvəzinə, onları kimyəvi yolla hidrogel mikropartikullarının səthlərinə yapışdırdılar. Bu, siqnalların iskele daxilində cəmləşməsini təmin etdi və daxil olan hüceyrələrə onlarla daha yaxşı qarşılaşmaq imkanı verdi.

Sequra dedi: “Biz sadəcə beyinə bir material yerləşdirmirik. Biz təmir reaksiyasının bir neçə hissəsini əlaqələndirə bilən yerli bir mühit yaradırıq.”

Bir siqnal kombinasiyası diqqət çəkdi. IL-4 və C1q potensial faydalı immun hüceyrələrini zədələnmiş bölgəyə cəlb etməkdə xüsusilə təsirli idi.

Bu hüceyrələrə makrofaqlar, eləcə də təəccüblü dərəcədə davamlı neytrofil populyasiyası daxil idi.

Neytrofillər üçün gözlənilməz rol

Neytrofillər tez-tez insultların erkən mərhələlərində iltihab və toxuma zədələnməsi ilə əlaqələndirilir. Yeni nəticələr onların rolunun daha mürəkkəb ola biləcəyini göstərir.

Zədələnmədən sonrakı bir mərhələdə və düzgün siqnallar və maddi mühitlə əhatə olunduqda, neytrofillər toxuma bərpasını dəstəkləməyə kömək edə bilər.

Tədqiqatçılar neytrofillərlə zəngin immun hüceyrə populyasiyasını azaltmaqla onların əhəmiyyətini sınaqdan keçirdilər. Bunu etdikdə qan damarlarının əmələ gəlməsi əhəmiyyətli dərəcədə azaldı və iskele daha az yenidənqurmaya məruz qaldı.

Nəticə göstərdi ki, bu immun hüceyrələri sağalma reaksiyasında mühüm rol oynayır.

Tədqiqatın aparıcı alimi və Segura Laboratoriyasının postdoktorluq əməkdaşı Şanqcinq Sin bildirib ki, “Bu nəticə insultdan sonra neytrofillər haqqında düşüncələrimizi dəyişir. Onların rolu nə vaxt gəldikləri, harada yerləşdikləri və ətraflarından aldıqları siqnallardan asılıdır. Tədqiqatımız bu hüceyrələri lazımi vaxtda cəlb etmək və saxlamaq üçün potensial mühəndislik strategiyasını nümayiş etdirir.”

Yeni Qan Damarları və Sinir Böyüməsi

İmmun hüceyrələri müalicə olunan sahəyə daxil olduqda, insult boşluğunda yeni qan damarları da əmələ gəlirdi.

Tədqiqatçılar zədələnmiş nahiyənin həm daxilində, həm də ətrafında daha çox akson lifləri aşkar ediblər. Aksonlar beyin hüceyrələrinin siqnal ötürməsinə imkan verən vacib strukturlardır.

Bioloji dəyişikliklər hərəkətdə irəliləyişlərlə müşayiət olundu.

Optimallaşdırılmış iskele ilə müalicə olunmuş siçanlar, ön ayaqların yerləşməsindəki səhvləri ölçmək üçün hazırlanmış torlu gəzinti testində daha yaxşı nəticələr göstərdilər. Səkkiz həftəyə qədər onların göstəricilərini sağlam nəzarət siçanlarının göstəricilərindən statistik olaraq fərqləndirmək mümkün olmadı. Tədqiqatın qalan hissəsində də irəliləyiş davam etdi.

İskele vacib idi

Tədqiqatçılar həmçinin hüceyrədənkənar veziküllərin biomaterial iskele olmadan oxşar təsirlər yarada biləcəyini də sınaqdan keçiriblər.

Onlar bacarmadılar.

MAP iskelesindən istifadə edilmədən tətbiq edilən EV-lər oxşar qan damarlarının bərpasını təmin edə bilmədi. Bu tapıntı biomaterialın sadəcə terapevtik siqnalları beyinə daşımaqdan daha çox şey etdiyini göstərir.

Məsaməli arxitekturası, elektrik avtomobilinin siqnallarını zədələnmiş ərazidə cəmləşdirmək qabiliyyəti ilə birlikdə, təmir reaksiyası üçün çox vacib görünürdü.

Hələ erkən mərhələdə müalicə

Ümidverici nəticələrə baxmayaraq, yanaşma klinikayaqədər olaraq qalır.

İndiyə qədər tədqiqatçılar müalicəni siçan modellərində materialı birbaşa beynin zədələnmiş sahəsinə yeritməklə sınaqdan keçiriblər.

Təhlükəsizliyi qiymətləndirmək, müxtəlif immun hüceyrə populyasiyalarının sağalmaya necə təsir etdiyini dəqiq başa düşmək və müalicənin insan insultuna daha çox bənzəyən daha böyük modellərdə işləyib-işləmədiyini müəyyən etmək üçün əlavə tədqiqatlar aparılmalıdır.

Tədqiqatçılar hazırda EV-ləri ilkin siçovul astrositlərindən də əldə edirlər.

Növbəti addım olaraq, Seguranın laboratoriyası insan tərəfindən induksiya edilmiş pluripotent kök hüceyrələrindən əldə edilən astrositlər tərəfindən istehsal olunan EV-ləri araşdırır. Bu cür hüceyrələr tədqiqatçılara EV-lərin içərisində olan siqnallar üzərində daha çox nəzarət imkanı verərkən daha miqyaslı və klinik cəhətdən əhəmiyyətli bir mənbə təklif edə bilər.

Sequra dedi: “Sadəcə ilkin zədəni məhdudlaşdırmaqla ekosistemi bərpa etmək mümkün deyil. Həyatın geri qayıtmasına imkan verən şərait yaratmalısınız. İnsult boşluğu haqqında belə düşünürük. Material beynin özünü çoxaltmaq üçün deyil, bədənin öz hüceyrələrinin daxil ola, ünsiyyət qura və damarlanmış toxumanın bərpasında iştirak edə biləcəyi bir mühit yaratmaq üçün nəzərdə tutulub.”