El ‘pegamento cerebral’ puede ayudar en la reparación neuronal funcional después de una lesión cerebral traumática grave



A un costo de $ 38 mil millones al año, se estima que 5,3 millones de personas viven con una discapacidad permanente relacionada con una lesión cerebral traumática en los Estados Unidos en la actualidad, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. El costo físico, mental y financiero de una lesión cerebral traumática puede ser enorme, pero una nueva investigación de la Universidad de Georgia es prometedora.

En un nuevo estudio, los investigadores del Centro de Biociencias Regenerativas de la UGA han demostrado los beneficios a largo plazo de un hidrogel, al que llaman “pegamento cerebral”, para el tratamiento de la lesión cerebral traumática. El nuevo estudio proporciona evidencia de que el gel no solo protege contra la pérdida de tejido cerebral después de una lesión grave, sino que también podría ayudar en la reparación neuronal funcional.

El daño cerebral que sigue a una lesión cerebral traumática importante suele provocar una pérdida extensa de tejido y una discapacidad a largo plazo. Actualmente no existen tratamientos clínicos para prevenir el deterioro cognitivo resultante o la pérdida de tejido.

Reportado el 5 de marzo en Avances en Ciencias, el nuevo hallazgo es el primero en proporcionar evidencia visual y funcional de la reparación de los circuitos neuronales del cerebro involucrados en el movimiento de alcance para agarrar en animales implantados con pegamento cerebral después de una lesión cerebral traumática grave.

“Nuestro trabajo proporciona una visión holística de lo que está sucediendo en la recuperación de la región dañada mientras el animal realiza una tarea específica de alcanzar y agarrar”, dijo el investigador principal Lohitash Karumbaiah, profesor asociado de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Georgia. y Ciencias Ambientales.

Creado por Karumbaiah en 2017, el pegamento cerebral fue diseñado para imitar la estructura y función de la red de azúcares que sostienen las células cerebrales. El gel contiene estructuras clave que se unen al factor de crecimiento de fibroblastos básico y al factor neurotrófico derivado del cerebro, dos factores proteicos protectores que pueden mejorar la supervivencia y el recrecimiento de las células cerebrales después de una lesión cerebral traumática grave.

En un estudio anterior a corto plazo, Karumbaiah y su equipo demostraron que el pegamento cerebral protegía significativamente el tejido cerebral del daño severo de TBI. En esta nueva investigación, para aprovechar la capacidad neuroprotectora del original, diseñaron aún más la superficie de administración de factores protectores para ayudar a acelerar la regeneración y la actividad funcional de las células cerebrales. Después de 10 semanas, los resultados fueron evidentes.

“Los sujetos animales a los que se les implantó el pegamento cerebral en realidad mostraron una reparación del tejido cerebral severamente dañado”, dijo Karumbaiah. “Los animales también obtuvieron un tiempo de recuperación más rápido en comparación con los sujetos sin estos materiales”.

Para medir la efectividad del pegamento, el equipo utilizó un método de limpieza de tejido para hacer que el tejido cerebral fuera ópticamente transparente, lo que les permitió capturar visualmente la respuesta inmediata de las células en el circuito de alcance para agarrar utilizando una técnica de imágenes en 3D.

“Gracias al método de limpieza de tejidos, pudimos obtener una visión más profunda de los complejos circuitos y la recuperación con el apoyo del pegamento cerebral”, dijo Karumbaiah. “Utilizando estos métodos junto con los registros electrofisiológicos convencionales, pudimos validar que el pegamento cerebral apoyaba la regeneración de neuronas funcionales en la cavidad de la lesión”.

Karumbaiah señaló que el circuito RTG es evolutivamente similar en ratas y humanos. “La modulación de este circuito en la rata podría ayudar a acelerar la traducción clínica del pegamento cerebral para los humanos”, dijo.

Con el apoyo de Innovation Gateway de UGA, Karumbaiah ha solicitado una patente sobre el pegamento cerebral. También se está asociando con Parastoo Azadi, director técnico de servicios analíticos en el Centro de Investigación de Carbohidratos Complejos de la UGA, y GlycoMIP, una Plataforma de Innovación de Materiales financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de $ 23 millones, creada para avanzar en el campo de los glicomateriales a través de la investigación y la educación.

“Hacer los estudios de comportamiento, el trabajo con animales y el trabajo molecular a veces requiere una aldea”, dijo Karumbaiah. “Esta investigación involucró a toda una muestra representativa de estudiantes de pregrado y posgrado de RBC, así como miembros de la facultad tanto de la UGA como de la Universidad de Duke”.

El esfuerzo de investigación colaborativa brindó a cinco becarios universitarios de UGA RBC una oportunidad de aprendizaje experiencial y la publicación de su primer artículo. Esta es la primera publicación de Rameen Forghani, un aspirante a doctor en medicina. estudiante que trabaja en el laboratorio de Karumbaiah.

Forghani dijo que el equipo de estudiantes “aprendió cómo colaborar en este proyecto” y sobre el impacto de trasladar la investigación de laboratorio a los pacientes que necesitan tratamiento.

“Mis compañeros y yo fuimos autorizados a tomar posesión de una parte del proyecto y llevarlo a cabo desde las etapas de planificación del análisis de datos hasta la redacción y publicación”, dijo Forghani. “Como aspirante a médico-científico en sus inicios, trabajar en un proyecto que tiene un impacto traslacional y aborda directamente un problema clínico muy relevante es muy emocionante para mí”.

Charles Latchoumane, científico investigador en el laboratorio de Karumbaiah y primer autor del estudio, divide su tiempo entre UGA y Lausanne, Suiza, donde trabaja en NeurRestore, un centro de investigación destinado a restaurar la función neurológica perdida para personas que padecen la enfermedad de Parkinson o enfermedades neurológicas. trastornos posteriores a una lesión en la cabeza o un derrame cerebral.

“Este estudio ha estado en proceso de cuatro a cinco años”, dijo Latchoumane. “Nuestra investigación colaborativa está tan minuciosamente documentada que, después de leer sobre ella, debe creer que hay una nueva esperanza para las víctimas graves de lesiones cerebrales”.

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