Pesquisadores do Departamento de Ortopedia do Hospital Tongji da Universidade de Tongji em Xangai usaram com sucesso um nanobiomaterial chamado hidróxido duplo em camadas (LDH) para inibir o ambiente inflamatório ao redor das lesões da medula espinhal em camundongos. aceleração da regeneração de neurônios e reconstrução do circuito neural na coluna vertebral. Os pesquisadores também foram capazes de identificar o mecanismo genético subjacente pelo qual o LDH funciona. Esse entendimento deve permitir modificações adicionais da terapia que, em combinação com outros elementos, poderia finalmente produzir um abrangente, sistema clinicamente aplicável para o alívio de lesões da medula espinhal em humanos.

A pesquisa apareceu na revista American Chemical Society ACS Nano em 2 de fevereiro.

Não há tratamento eficaz para lesões da medula espinhal, que são sempre acompanhados pela morte de neurônios, quebra de axônios ou fibras nervosas, e inflamação. Mesmo que o corpo continue a gerar novas células-tronco neurais, este microambiente inflamatório (o imediato, condições de pequena escala no local da lesão) dificultam severamente a regeneração de neurônios e axônios. Ainda pior, a ativação prolongada de células imunes nesta área também resulta em lesões secundárias do sistema nervoso, por sua vez, evita que as células-tronco se diferenciem em novos tipos de células.

Se esta resposta imunológica agressiva no local da lesão pudesse ser moderada, existe a possibilidade de que as células-tronco neurais possam iniciar a diferenciação e a regeneração neural possa ocorrer.

Nos últimos anos, uma série de novos biomateriais em nanoescala - materiais naturais ou sintéticos que interagem com sistemas biológicos - foram projetados para auxiliar a ativação de células-tronco neurais, junto com sua mobilização e diferenciação. Alguns desses "nanocompósitos" são capazes de entregar drogas ao local da lesão e acelerar a regeneração neuronal. Esses nanocompósitos são especialmente atraentes para o tratamento da medula espinhal devido à sua baixa toxicidade. Contudo, poucos têm qualquer capacidade de inibir ou moderar a reação imunológica no local, e, portanto, não resolva o problema subjacente. Além disso, os mecanismos subjacentes de como eles funcionam permanecem obscuros.

Hidróxido duplo nanolaminado (LDH) é um tipo de argila com muitas propriedades biológicas interessantes relevantes para lesões da medula espinhal, incluindo boa biocompatibilidade (capacidade de evitar rejeição pelo corpo), biodegradação segura (quebra e remoção das moléculas após a aplicação), e excelente capacidade antiinflamatória. A LDH já foi amplamente explorada na engenharia biomédica no que diz respeito à regulação da resposta imunológica, mas principalmente no campo da terapia antitumoral.

"Essas propriedades tornaram o LDH um candidato realmente promissor para a criação de um microambiente muito mais benéfico para a recuperação de lesões na medula espinhal, "diz Rongrong Zhu, do Departamento de Ortopedia do Hospital Tongji, primeiro autor do estudo.

Sob a liderança de Liming Cheng, autor correspondente do estudo, a equipe de pesquisa transplantou o LDH para o local da lesão de camundongos, e descobriram que o nanobiomaterial acelerou significativamente a migração de células-tronco neurais, diferenciação neural, ativação de canais para excitação de neurônios, e ativação da indução do potencial de ação (impulso nervoso). Os camundongos também exibiram comportamento locomotor significativamente melhorado em comparação com o grupo de camundongos de controle. Além disso, quando o LDH foi combinado com Neurotrophin-3 (NT3), uma proteína que estimula o crescimento e a diferenciação de novos neurônios, os ratos desfrutaram de efeitos de recuperação ainda melhores do que o LDH sozinho. Em essência, o NT3 estimula o desenvolvimento neuronal, enquanto o LDH cria um ambiente onde esse desenvolvimento pode prosperar.

Então, por meio de perfis transcricionais, ou análise da expressão gênica de milhares de genes de uma só vez, os pesquisadores conseguiram identificar como o LDH realiza sua assistência. Eles descobriram que, uma vez que o LDH é anexado às membranas celulares, provoca maior ativação do gene do "receptor 2 do fator de crescimento transformador-β" (TGFBR2), diminuir a produção de glóbulos brancos que aumentam a inflamação e aumentar a produção de glóbulos brancos que inibem a inflamação. Após a aplicação de um produto químico que inibe TGFBR2, eles descobriram que os efeitos benéficos foram revertidos.

A compreensão de como o LDH executa esses efeitos deve agora permitir aos pesquisadores ajustar a terapia para melhorar seu desempenho e, finalmente, criar um sistema terapêutico abrangente para lesões da medula espinhal - combinando esses biomateriais com fatores neurotróficos como NT3 - que podem ser usados ​​na aplicação clínica nas pessoas.