Medicínsky zázrak na obzore: magneticky riadené nanoboty stimulované ultrazvukom dokážu obnoviť poškodené nervové bunky

Liečba neurodegeneratívnych ochorení, ako sú Parkinsonova či Alzheimerova choroba, alebo náprava poškodenia mozgu po cievnej mozgovej príhode, predstavuje jednu z najväčších výziev modernej medicíny. Mozog je neuveriteľne zložitý a citlivý orgán, chránený pred vonkajším svetom, čo robí akýkoľvek regeneračný zákrok extrémne náročným.

Už desaťročia sa nádeje vkladajú do kmeňových buniek, ktoré majú potenciál nahradiť poškodené neuróny. Táto terapia však narážala na dve zásadné prekážky: ako dopraviť kmeňové bunky presne na miesto poškodenia a ako ich následne prinútiť, aby sa premenili na funkčné nervové bunky a zapojili sa do existujúcich nervových sietí.  

Prelomové riešenie týchto problémov teraz predstavil tím vedcov z Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) pod vedením Dr. Hongsoo Choia. Vyvinuli elegantný dvojfázový systém, ktorý kombinuje magnetickú navigáciu s cielenou ultrazvukovou stimuláciou, a dosiahli výsledky, ktoré boli doteraz nemysliteľné.  

Prvým krokom je presná doprava. Vedci vytvorili takzvané „Cellboty“ – kmeňové bunky, do ktorých vložili superparamagnetické nanočastice oxidu železitého. Tieto nanočastice premenia bunky na mikroskopické roboty, ktoré je možné na diaľku ovládať pomocou vonkajšieho magnetického poľa.  

V experimentoch dokázali pomocou rotujúceho magnetického poľa s intenzitou 20 militesla naviesť tieto Cellboty na cieľové miesto rýchlosťou takmer 37 mikrometrov za sekundu. Tento proces, ktorý funguje ako biologické GPS, je pre bunky úplne bezpečný a nepoškodzuje ich.  

Samotné doručenie buniek však nestačí. Druhým, kľúčovým krokom je ich aktivácia. Na tento účel vedci použili pole piezoelektrických mikromechanických ultrazvukových meničov (pMUT). Na rozdiel od bežných ultrazvukových prístrojov sú tieto meniče miniatúrne, s prvkami o veľkosti len 60 mikrometrov, čo im umožňuje generovať vysoko presné a zaostrené zvukové vlny.  

Keď sú Cellboty na mieste, toto pole na ne vyšle cielené ultrazvukové pulzy s tlakom až 566 kilopascalov. Tento ultrazvukový „spúšťač“ poskytne bunkám signál, ktorý potrebujú na to, aby sa začali diferencovať a premieňať na zrelé neuróny. Výsledky tohto dvojstupňového prístupu boli ohromujúce.

Úspešnosť metódy vedci merali sledovaním rastu neuritov – výbežkov, ktorými sa neuróny spájajú a vytvárajú funkčné siete. Bunky, ktoré boli po magnetickom doručení stimulované ultrazvukom, si vytvorili neurity, ktoré boli takmer dvakrát dlhšie ako v kontrolných skupinách bez stimulácie.  

Konkrétne čísla hovoria za všetko: priemerná dĺžka neuritov v stimulovanej skupine dosiahla 119,9 mikrometra v porovnaní s iba 63,2 mikrometra v kontrolnej skupine. To predstavuje neuveriteľné, približne 90 % zlepšenie v raste nervových spojení. Táto technológia predstavuje zásadný posun v regeneratívnej medicíne. Mení doterajší pasívny prístup „vpichni a dúfaj“ na aktívny, plne kontrolovaný inžiniersky proces.

Magnetická navigácia rieši problém „kam“ a ultrazvuková stimulácia rieši problém „čo robiť“. Práve táto úroveň kontroly môže konečne premeniť regeneratívnu neurológiu na reálnu klinickú prax. Potenciálne aplikácie sú obrovské. Od minimálne invazívnych zákrokov na obnovu mozgových okruhov u pacientov s Parkinsonovou či Alzheimerovou chorobou až po pomoc pri zotavovaní po cievnej mozgovej príhode.  

Zdroj: thebrighterside.news.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}