Ricerche

È stato dimostrato che gli idrogel sintetici costituiscono un'impalcatura efficace per la crescita dei tessuti neuronali nelle aree di danno cerebrale, fornendo un possibile approccio per la ricostruzione del tessuto cerebrale.

Idrogel semitrasparente usato in questo studio. (Satoshi Tanikawa, et al. 2023)

Anche se sviluppare un cervello può sembrare degno di un film di fantascienza, un team interdisciplinare di ricercatori della Hokkaido University ha fatto un passo in quella direzione. Hanno usato materiali di idrogel, in combinazione con cellule staminali neurali, per far crescere nuovo tessuto cerebrale.

Questo è importante perché, quando il tessuto nel nostro cervello è danneggiato, i neuroni non hanno la stessa capacità di rigenerarsi di altre parti del nostro corpo, come la pelle. Il primo passo per i ricercatori è stato sviluppare un materiale idrogel in cui le cellule staminali neurali potevano sopravvivere.

Hanno scoperto che un gel neutro realizzato con parti uguali di monomeri con carica positiva e negativa permette la migliore adesione cellulare. I ricercatori hanno quindi regolato i rapporti delle molecole di reticolazione per ottenere una rigidità simile a quella del tessuto cerebrale; hanno quindi creato dei pori nel gel, in cui le cellule potevano essere coltivate.

"Quando ho visto la struttura 3D degli idrogel porosi che il mio collega Tomáš ha mostrato in una riunione, ho pensato che potevano essere usati nei trattamenti rigenerativi come impalcatura per allevare cellule nervose", ha ricordato il primo autore Satoshi Tanikawa.

Una volta ottimizzati, i gel sono stati imbevuti con un siero del fattore di crescita per incoraggiare la crescita dei vasi sanguigni e quindi impiantati in aree danneggiate del cervello di un topo modello. Dopo tre settimane, i ricercatori hanno scoperto che le cellule immunitarie e le cellule neuronali del tessuto cerebrale ospite circostante erano entrate nell'idrogel e che erano cresciuti vasi sanguigni.

A questo punto, i ricercatori hanno iniettato cellule staminali neurali nell'idrogel. Dopo 40 giorni, il tasso di sopravvivenza delle cellule staminali era elevato e alcune si erano differenziate in nuovi astrociti o neuroni. È stato osservato che le cellule ospiti si sono infiltrate nell'idrogel, mentre alcune nuove cellule neuronali sono migrate dall'idrogel al tessuto cerebrale circostante, mostrando un certo grado di integrazione tra l'idrogel e il tessuto cerebrale ospite.

La natura graduale del processo è stata cruciale, perché impiantare l'idrogel e trapiantare le cellule staminali neurali allo stesso tempo non aveva funzionato. Questo studio segna un passo importante verso lo sviluppo di terapie che coinvolgono la rigenerazione del tessuto cerebrale; i passaggi successivi prevedono lo studio del tempismo ottimale del trapianto e l'effetto della risposta infiammatoria sulle cellule trapiantate.

"Le condizioni che danneggiano i vasi sanguigni nel cervello, come l'infarto cerebrale, sono una malattia importante", ha commentato Tanikawa. “Non solo hanno un tasso alto di mortalità, ma quelli che sopravvivono lottano con gravi effetti postumi. Penso che questa ricerca diventerà la base per trattamenti medici che potrebbero aiutare tali pazienti".