Nuovo approccio delle cellule staminali porta alle cellule nervose nello studio sul Parkinson
Il loro studio, “Extracellular Nanomatrix-Induced Self-Organization of Neural Stem Cells into Miniature Substantia Nigra-Like Structures with Therapeutic Effects on Parkinsonian Rats”, è stato pubblicato nella rivista Advanced Science.
Il Parkinson è caratterizzato dalla graduale perdita di cellule nervose che producono dopamina nella substantia nigra, una regione del cervello responsabile del controllo dei movimenti.
La terapia con cellule staminali – che comporta la crescita e la differenziazione delle cellule staminali in specifici tipi di cellule – è tra i trattamenti più promettenti tra quelli che cercano di curare il Parkinson, grazie al suo potenziale di sostituire le cellule nervose dopaminergiche perse nel corso della malattia.
Tuttavia, il suo potenziale è stato ostacolato da una serie di sfide tecniche, tra cui il tipo e il gran numero di materiali (ad es, fattori di crescita) richiesti, il lungo periodo di tempo necessario e una bassa efficienza.
L’uso di fattori di crescita per promuovere la differenziazione delle cellule staminali è particolarmente preoccupante, poiché questi fattori possono anche stimolare la crescita di cellule tumorali dopo un trapianto.
“Attualmente, manca un metodo efficace per indurre la differenziazione rapida e specifica di in senza applicare i GF tradizionali. Un tale metodo è urgentemente necessario per consentire lo sviluppo di terapie che possono infine curare il PD,” i ricercatori hanno scritto.
Un team della Hong Kong Baptist University (HKBU) ha creato un materiale speciale matrice che può stimolare la crescita e la differenziazione dei progenitori delle cellule nervose in strutture in miniatura simili alla substantia nigra, o mini-SNLS. Queste mini-SNLS contengono le cellule nervose produttrici di dopamina che si perdono nel Parkinson.
La loro nuova nanomatrice non richiede che le cellule staminali siano stimolate con fattori di crescita per farle differenziare in cellule nervose produttrici di dopamina.
Invece, la nanomatrice usa trilioni di strutture “nanozigzag” di silice biocompatibili sulla sua superficie per stimolare le cellule staminali e promuovere la loro differenziazione.
“Quando le cellule staminali neurali entrano in contatto fisico con la nostra matrice di nanozigzag fatta su misura in vitro, il ‘massaggio fisico’ può indurre le cellule a differenziarsi rapidamente nei neuroni dopaminergici desiderati”, ha detto Jeffery Huang Zhifeng, professore associato del Dipartimento di Fisica della HKBU, e co-autore dello studio, in un comunicato stampa.
“Una struttura auto-organizzata mini-cervello-come può essere sviluppata in solo due settimane con rischio di carcinogenesi sostanzialmente ridotto,” Zhifeng aggiunto.
Dopo aver generato mini-SNLS utilizzando la nuova nanomatrice, i ricercatori testato come loro funzionalità e potenziale terapeutico in un modello di ratto di Parkinson.
Hanno trapiantato le mini-SNLS che hanno creato nel cervello di animali i cui gravi disturbi motori imitavano quelli di Parkinson.
Otto settimane dopo, tutti gli animali trapiantati hanno iniziato a mostrare miglioramenti progressivi nelle loro capacità motorie. Dopo 18 settimane, i ricercatori hanno scoperto che nuove cellule nervose differenziate e produttrici di dopamina avevano iniziato a diffondersi intorno al sito del trapianto, sostituendo le cellule che gli animali avevano perso nel corso della malattia.
Lo studio ha osservato che le prime prove di miglioramento sono state viste a 16 settimane dopo il trapianto nel precedente lavoro con le cellule staminali in modelli animali di Parkinson, mentre “il miglioramento dei sintomi motori è stato avviato in un punto molto prima dopo il trapianto di neuroni dal mini-SNLSs.”
Nessuna prova di cancro o formazione di tumori è stata trovata in nessuno degli animali dopo il trapianto. I ratti in questo modello non sottoposti a trapianto, e utilizzati come controlli, non hanno mai mostrato alcun segno di miglioramento motorio.
“I risultati hanno dimostrato che queste strutture simili a mini-cervelli hanno mostrato un’eccellente sopravvivenza e funzionalità nel cervello dei ratti e hanno portato al miglioramento precoce e progressivo della malattia di Parkinson nei ratti in vivo. Questo pone le basi per la ricerca di terapie con le cellule staminali che possono infine curare la malattia di Parkinson”, ha detto Zhifeng.
Questa nanomatrice può essere utilizzata per differenziare le cellule staminali in altri tipi di cellule, alterando la rigidità, la densità e la struttura dei nanozigzags sulla sua superficie, il team ha aggiunto. E può aiutare nello sviluppo di trattamenti per altri disturbi incurabili, come il morbo di Alzheimer e alcuni tipi di cancro.
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