Las redes neuronales cultivadas en laboratorio tienen la capacidad de reemplazar las pistas axonales perdidas en los cerebros de pacientes con lesiones graves en la cabeza, derrames cerebrales o enfermedades neurodegenerativas y pueden administrarse de manera segura con una interrupción mínima en el tejido cerebral, según una nueva investigación del departamento de medicina de Penn MedicineInvestigación neuroquirúrgica. Su trabajo se publica en el Revista de Ingeniería Neural .
La función cerebral compleja se deriva de la actividad de poblaciones de neuronas - centros de procesamiento discretos - conectados por largas proyecciones fibrosas conocidas como axones. Cuando estas conexiones están dañadas, por lesiones o enfermedades como la enfermedad de Parkinson o Alzheimer, a diferencia demuchas otras células del cuerpo tienen una capacidad muy limitada para regenerarse, lo que interrumpe permanentemente la transmisión de señales y la estructura de comunicación del cuerpo.
El autor principal D. Kacy Cullen, PhD, profesor asistente de Neurocirugía y su equipo han estado trabajando para desarrollar conexiones de reemplazo, denominadas redes neuronales diseñadas por micro-tejidos micro-TENNS, en el laboratorio y probar su capacidad para"cableado" para reemplazar las vías de axón rotas cuando se implanta en el cerebro. El equipo de Cullen avanzó las micro-TENN para que constaran de poblaciones discretas de neuronas corticales cerebrales maduras atravesadas por largas proyecciones axonales dentro de estructuras en forma de pelo en miniatura. Estas micro-TENN sonlas primeras redes neuronales trasplantables que imitan la estructura de las vías cerebrales en forma de miniatura.
En una publicación anterior de 2015 en Tissue Engineering, Cullen y sus colegas demostraron que los micro-TENNS preformados podían administrarse en los cerebros de las ratas para formar una nueva arquitectura cerebral que reemplazara simultáneamente las neuronas y las proyecciones axonales largas ". Se formaron los micro-TENNSLas conexiones sinápticas a las redes neuronales existentes en la corteza cerebral y el tálamo, involucradas en el procesamiento sensorial y motor, y mantuvieron su arquitectura axonal durante varias semanas para emular estructuralmente las conexiones axónicas de larga distancia ", informó Cullen. Este trabajo fue el primero endemuestran que las micro-TENNS vivas podrían integrarse con éxito en las estructuras cerebrales existentes y reconstituir las vías cerebrales faltantes, pero el equipo observó la necesidad de mejorar la forma en que fueron entregadas al cerebro, ya que este estudio inicial requirió que las micro-TENN se introdujeranagujas
En respuesta, el equipo de investigación desarrolló un nuevo método de administración menos invasivo mediante la aplicación de un recubrimiento ultradelgado a las micro-TENN utilizando un gel que se encuentra comúnmente en alimentos y productos biomédicos. Esta nueva estrategia de biomateriales permite la encapsulación de ingeniería completamente formadaredes neuronales para la inserción en el cerebro sin el uso de una aguja. "Buscamos materiales que pudieran formar una cubierta dura que se ablandara inmediatamente después de la inserción para que coincida mejor con las propiedades mecánicas del tejido cerebral nativo", dijo Cullen.El equipo planteó la hipótesis de que minimizaría la reacción del cuerpo y mejoraría la supervivencia y la integración de las redes neuronales. El recubrimiento adicional no era perjudicial para la cantidad de neuronas supervivientes, y el método sin aguja reduce sustancialmente la huella del implante, lo que sugiere que causaría menos daño ypor lo tanto, proporcionan un ambiente más hospitalario para que las neuronas implantadas se integren con el sistema nervioso existente del cerebro ". Res adicionalSe requiere earch para probar directamente la supervivencia e integración de las neuronas micro-TENN para cada uno de estos métodos de inserción ", dijo Cullen.
Cullen y su equipo planean perfeccionar sus procesos e integrar aún más la neurociencia y la ingeniería para encontrar formas únicas de ayudar a los pacientes que sufren de lesiones cerebrales o enfermedades neurodegenerativas comunes como la enfermedad de Parkinson y Alzheimer.
"Esperamos que esta estrategia de medicina regenerativa algún día nos permita desarrollar redes neuronales individualizadas que se adapten a las necesidades específicas de cada paciente", dijo, "en última instancia para reemplazar los circuitos neuronales perdidos y mejorar la función cerebral".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :