Skip to main content

Development of a Functionalised Biomaterial Scaffold to Treat Multiple Sclerosis

Article Category

Article available in the folowing languages:

Rusztowanie oparte na macierzy pozakomórkowej może pomóc w leczeniu stwardnienia rozsianego

Wprawdzie oparte na lekach metody leczenia stwardnienia rozsianego obejmują zarejestrowane terapie modyfikujace przebieg choroby w przypadku jej nawracających postaci – głównie w zakresie opanowania stanu zapalnego – są jednak nieskuteczne w przypadku postaci postępującej, charakteryzującej się degradacją nerwów. Projekt Multiple Sclerosis dotyczący stwardnienia rozsianego ma na celu zaspokojenie tej potrzeby klinicznej poprzez opracowanie rusztowania opartego na macierzy pozakomórkowej.

Zdrowie

Stwardnienie rozsiane to przewlekła, zapalna choroba ośrodkowego układu nerwowego (OUN), w trakcie której osłonki mielinowe chroniące neurony ulegają uszkodzeniu (demielinizacji). Choroba upośledza sygnalizację nerwową, co powoduje szereg wyniszczających objawów – m.in. zaburzenia funkcji poznawczych, ruchowych i czuciowych. Choroby nie można całkowicie wyleczyć, a leki iniekcyjne oraz doustne jedynie spowalniają jej rozwój i przywracają funkcje po zaostrzeniu stanu chorobowego. Przyjmowanie leków wiąże się jednak ze skutkami ubocznymi, a zatem terapia musi być często dopasowana indywidualnie. W ramach finansowanego ze środków UE projektu Multiple Sclerosis opracowano biologiczne rusztowanie, które może zmniejszyć uszkodzenia spowodowane przez neurozapalenie związane ze stwardnieniem rozsianym. Rusztowanie zbudowano wykorzystując macierz pozakomórkową (ECM), naturalnie występującą sieć cząsteczek, takich jak kolagen i enzymy, które stanowią strukturalne i biochemiczne wsparcie dla komórek. „Mogłoby to potencjalnie zmniejszyć nasilenie i częstotliwość ataków choroby”, mówi Sergio Martin Saldaña, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie” z Narodowego Uniwersytetu Irlandii w Galway, który jest gospodarzem projektu. To podejście pozwoliłoby uniknąć tworzenia się blizn ECM we włóknach nerwowych zwanych aksonami, które uległy demielinizacji. „Z tego, co nam obecnie wiadomo, opracowaliśmy pierwszą skuteczną terapię biomateriałową opartą o ECM w celu leczenia postępującego stwardnienia rozsianego”, dodaje Abhay Pandit, kierownik projektu.

Znalezienie rusztowania ECM o odpowiednich właściwościach biomechanicznych

Projekt Multiple Sclerosis był zainspirowany badaniami, które wykazały, że ECM odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu OUN. Neuronowa ECM zawiera wiele cząsteczek, ale jej głównymi komponentami są polimery, np. proteoglikany siarczanu chondroityny i kwas hialuronowy, które są syntezowane przez komórki neuronowe i nieneuronowe, zwane komórkami glejowymi. Te cząsteczki są regulowane w normalnych fizjologicznych warunkach, ale mają zwiększoną ekspresję w procesach neurozapalenia i neurodegeneracji, co oznacza, że aktywność komórkowa jest zwiększona i powoduje uszkodzenia. „Postawiliśmy hipotezę, że podejście bazujące na ECM byłoby przyjazne dla pacjentów i mogłoby obniżyć zmiany ECM po ataku choroby”, mówi Pandit. Zespół przeprowadził badania z różnymi formułami rusztowań podobnych do ECM, wykorzystując nowatorskie podejście oparte na polimerach syntetyzowanych przez astrocyty w postaci rzutowo-remisyjnej stwardnienia rozsianego. Postać rzutowo-remisyjna jest najczęstszą formą choroby. Ten etap charakteryzuje się epizodami pojawiania się nowych lub nasilania już istniejących objawów (rzutów). W odpowiedzi komórki glejowe wydzielają polimery ECM, aby przywrócić równowagę OUN poprzez ograniczenie odpowiedzi zapalnej. Aby przeprowadzić symulację możliwego niszczenia rusztowania opierającego się na ECM w OUN, rusztowania umieszczono w sztucznym płynie rdzeniowo-mózgowym i przez miesiąc badano je przy użyciu reologii i mikroskopu elektronowego. Aby określić skuteczność leczenia i kompatybilność rusztowania, przeprowadzono badania in vitro na różnych komórkach mózgowych. Dzięki zastosowaniu technik farmakologicznych i obrazowaniu in vitro zespół stwierdził, że w ciągu 7 dni żadna z formuł nie spowodowała skutków ubocznych. Co ważne, dzięki interakcji z receptorami membrany w komórkach glejowych, rusztowanie bazujące na ECM wspierało ten ich typ, który ma właściwości przeciwzapalne. Immunocytochemia potwierdziła zmniejszenie stanu zapalnego w mieszanych komórkach glejowych, w porównaniu do grup kontrolnych. „Wyniki sugerują, że nasze podejście może mieć regulacyjny wpływ na rzuty stwardnienia rozsianego, zmniejszając stan zapalny, a więc redukując objawy”, wyjaśnia Martin Saldaña.

Szybka dostępność

Stwardnienie rozsiane jest najczęstszą chorobą neurologiczną wśród osób młodych, dotykając ponad 700 000 osób w Europie. Choroba ma wpływ na funkcjonowanie chorych i znacznie obniża jakość ich życia. „Następnym krokiem będzie potwierdzenie naszych obiecujących wyników na przedklinicznych modelach zwierzęcych przypominających stwardnienie rozsiane. Technologia mogłaby być dostępna szybko, ponieważ macierz jest już zatwierdzona do użytku klinicznego w innych zastosowaniach”, stwierdza Pandit.

Słowa kluczowe

Multiple Sclerosis, macierz pozakomórkowa, rusztowanie, zapalenie, ośrodkowy układ nerwowy, neurony, cząsteczki, polimery, komórki glejowe, włókna nerwowe

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania