Todas as semanas em sua clínica na Universidade de Michigan, neurologista Joseph Corey, M.D., Ph.D., trata pacientes cujos nervos estão morrendo ou diminuindo devido a doenças ou lesões.

Ele vê a dor, a perda de capacidade e os outros efeitos que as condições de destruição dos nervos causam - e deseja que ele pudesse dar aos pacientes tratamentos mais eficazes do que o que está disponível, ou regenerar seus nervos. Em seguida, ele dirige-se ao seu laboratório de pesquisa no VA Ann Arbor Healthcare System, onde sua equipe está trabalhando para esse objetivo exato.

Em uma nova pesquisa publicada em vários artigos recentes, Corey e seus colegas da U-M Medical School, VAAAHS e a Universidade da Califórnia, São Francisco relata sucesso no desenvolvimento de tecnologias de nanofibras de polímero para entender como os nervos se formam, por que eles não se reconectam após a lesão, e o que pode ser feito para prevenir ou retardar os danos.

Usando nanofibras de polímero mais finas do que cabelos humanos como andaimes, os pesquisadores persuadiram um tipo específico de célula cerebral a envolver nanofibras que imitam a forma e o tamanho dos nervos encontrados no corpo.

Eles até conseguiram estimular o processo de mielinização - a formação de uma camada protetora que protege as fibras nervosas maiores de danos. Eles começaram a ver várias camadas concêntricas da substância protetora chamada mielina começando a se formar, assim como eles fazem no corpo. Junto com a equipe de laboratório de seu colaborador Jonah Chan na UCSF, os autores relataram as descobertas em Métodos da Natureza .

A pesquisa envolve oligodendrócitos, que são os atores coadjuvantes dos neurônios - as "estrelas" do sistema nervoso central. Sem oligodendrócitos, os neurônios do sistema nervoso central não podem transmitir com eficácia os sinais elétricos que controlam tudo, desde o movimento muscular até a função cerebral.

Oligodendrócitos são o tipo de células normalmente afetadas pela esclerose múltipla, e a perda de mielina é uma marca dessa doença debilitante.

Os pesquisadores também determinaram o diâmetro ideal para as nanofibras para apoiar este processo - dando novas pistas importantes para responder à pergunta de por que alguns nervos estão mielinizados e outros não.

Embora eles ainda não tenham criado "nervos em um prato" em pleno funcionamento, "os pesquisadores acreditam que seu trabalho oferece uma nova maneira de estudar os nervos e testar as possibilidades de tratamento. Corey, professor assistente de neurologia e engenharia biomédica na U-M Medical School e pesquisador da VA Geriatrics Research, Centro Educacional e Clínico, explica que as fibras finas são fundamentais para o sucesso da obra.

"Se tiver aproximadamente o mesmo comprimento e diâmetro de um neurônio, as células nervosas o seguem e sua forma e localização se adaptam a ele, "ele diz." Essencialmente, essas fibras têm o mesmo tamanho de um neurônio. "

Os pesquisadores usaram poliestireno, um plástico comum, para fazer fibras por meio de uma técnica chamada eletrofiação. Em um artigo recente na Ciência e Engenharia de Materiais C, eles descobriram novas técnicas para otimizar como as fibras feitas de poli-L-lactídeo, um polímero biodegradável, pode ser melhor alinhado para se assemelhar a neurônios e guiar células nervosas em regeneração.

Eles também estão trabalhando para determinar os fatores que fazem os oligodendrócitos se ligarem aos longos e estreitos axônios dos neurônios, e talvez começar a formar bainhas de mielina também.

Ao anexar moléculas específicas às nanofibras, Corey e seus colegas esperam aprender mais sobre o que faz esse processo funcionar - e o que o faz dar errado, como em doenças causadas por desenvolvimento deficiente do nervo.

"O que precisamos fazer para a esclerose múltipla é estimular a remielinização dos nervos, "diz ele." Para danos nos nervos causados ​​por trauma, por outro lado, precisamos encorajar a regeneração. "

Além de Corey, a pesquisa foi liderada por Chan, o Professor Rachleff de Neurologia da UCSF, Membro da equipe do laboratório VAAAHS e graduado pela U-M Samuel J. Tuck, Michelle Leach, estudante de graduação em engenharia biomédica da U-M, Stephanie Redmond da UCSF, Seonook Lee, Synthia Mellon e S.Y. Christin Chong, e Zhang-Qi Feng da U-M Biomedical Engineering.

Nervos periféricos, que têm neurônios no centro rodeados por células chamadas células de Schwann, também pode ser estudado usando a técnica de nanofibras. O sistema também pode ser usado para estudar como diferentes tipos de células interagem durante e após a formação do nervo.

Para criar novos nervos, O laboratório de Corey colaborou com R. Keith Duncan, PhD, Professor Associado de Otorrinolaringologia. Publicado em Biomacromoléculas , eles descobriram que as células-tronco têm maior probabilidade de se desenvolver em neurônios quando são cultivadas em nanofibras alinhadas produzidas no laboratório de Corey. Eles eventualmente esperam usar essa abordagem para construir novos nervos a partir de células-tronco e direcionar suas conexões para partes não danificadas do cérebro e músculos.

Eventualmente, Corey imagina, talvez os nervos pudessem ser cultivados ao longo das nanofibras em um ambiente de laboratório e, em seguida, transferidos para os corpos dos pacientes, onde a fibra se degradaria com segurança.