Hadronterapia
by A.V. 
Pătrunzând în celulele tumorale, fasciculul de ioni de carbon – hadronterapia – le creează, la nivelul materialului genetic, leziuni mai grave decât alte tratamente. Ţintite cu precizie, celulele tumorale ale unor forme de cancer, în prezent, letale încă, devin incapabile de a se multiplica şi, într-un interval de timp diferit în funcţie de tipul cancerului, tumora poate să dispară.
Tehnică terapeutică administrată în Franţa, Elveţia, Italia, Marea Britanie şi Suedia, hadronterapia este recomandată în cazul tumorilor care nu pot fi sterilizate prin radioterapia clasică. În cazul tumorilor radiorezistente, obţinerea unei eficienţe convenabile ar presupune să se recurgă la doze insuportabile pentru organismul celui tratat. Hadronterapia poate fi o soluţie mai ales pentru aceste cazuri.
Comparativ cu radioterapia, care iradiază inclusiv celulele sănătoase, „ionii de carbon, extrem de distructivi, acţionează exclusiv la nivelul celulelor maligne”, specifică profesorul Jacques Balosso, şeful serviciului de radioterapie, de la CHU Grenoble. Celulele sănătoase din jurul tumorii sunt evitate. Radiaţiile care trec prin organism până la tumoră reprezintă doar 30% din totalul radiaţiilor acumulate în tumoră.
Lumea cercetătorilor speră că specialiştii japonezi vor reuşi să perfecţioneze hadronterapia, pentru a putea fi utilizată în cazul tumorilor mari, în special ale bazinului.
O cameră specială detectează tumorile „ascunse” by Cristina SORESCU
Pacienţii cu cancer au cea mai mare probabilitate de recuperare în cazul în care tumorile sunt complet eliminate. Cu toate acestea, grupurile mici de celule canceroase sunt adesea dificil de identificat şi de eliminat de către chirurgi.
Un sistem special de cameră foto face vizibile, în timpul operaţiei, tumorile ascunse. Intervenţiile chirurgicale de extirpare tumorală reprezintă o mare provocare chiar şi pentru chirurgii iscusiţi şi cu experienţă. Pentru faptul că marginile tumorii se insinuează în ţesutul sănătos şi sunt greu de diferenţiat.
Pe de altă parte, diversele domenii ale cancerului şi fazele pre-maligne sunt greu de recunoscut. Până în prezent, medicii au depins exclusiv de ochiul lor instruit când excizau formaţiuni tumorale.
În viitor, un nou sistem special de cameră foto va putea vizualiza, în timpul operaţiei, formaţiuni tumorale mici, uşor de trecut cu vederea, sprijinindu-i astfel pe chirurgi în timpul intervenţiilor complicate. Trucul: camera poate afişa molecule fluorescente „pictând” ţesutul malign.
Acestea sunt injectate pacienţilor în sânge înainte de operaţie şi ataşate selectiv pe tumoră în timpul „călătoriei” lor prin corp.
Dacă suprafaţa corespunzătoare este apoi iluminată cu o lungime de undă specifică, fluorescenţa este emisă şi ţesuturile maligne strălucesc verde, albastru, roşu, sau orice altă culoare, în funcţie de colorantul injectat, în timp ce ţesutul sănătos apare acelaşi. În acest fel, chirurgul poate vedea formaţiunile de celule tumorale, care nu pot fi recunoscute cu ochiul liber.
Noul sistem dezvăluie simultan mai multe culori”
Cercetătorii din grupul Proiectului Fraunhofer de automatizare în medicină şi biotehnologie (PAMB), aparţinând Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation (IPA), au dezvoltat un nou ajutor chirurgical, un sistem de cameră multispectral fluorescentă.
În viitor, această cameră specială va fi integrată în diverse sisteme de imagistică medicală, precum microscoape chirurgicale, endoscoape etc. Cercetătorii de la Mannheim, Germania, au prezentat un prototip al acestui sistem high-tech la Medica Trade Fair din Düsseldorf, la standul Fraunhofer Institute, între 20-23 noiembrie
Noul atu al acestei camere foto: se pot afişa mai multe culori fluorescente şi imaginea de reflexie simultan în timp real – sistemele disponibile până în prezent nu au fost în măsură să realizeze această performanţă. Avantajul: arterele şi nervii delicaţi care nu trebuie să fie răniţi în timpul unei intervenţii pot fi, de asemenea, „pătaţi” cu culori. Ei pot fi detectaţi cu noua cameră foto, deoarece aceasta este situată în afara împrejurimilor lor.
„Vizibilitatea culorilor camerei depinde în mare măsură de selectarea setului corect de filtre fluorescente. Filtrul separă lungimilor de undă excitante incidente de lungimile de undă fluorescente, astfel încât ţesutul bolnav este separat de împrejurimile lui, chiar şi la intensităţi de lumină foarte mici”, spune Nikolas Dimitriadis, un cercetător de la PAMB. Cercetătorii şi colegul lor necesită o singură cameră şi un set de filtre pentru fotografiile lor, care pot prezenta până la patru coloranţi simultan.
Soft-ul dezvoltat în cadrul proiectului analizează şi prelucrează imaginile în câteva secunde, prezentându-le în mod continuu pe un monitor în timpul intervenţiei chirurgicale. Informaţiile din imaginea fluorescentă se suprapun pe imaginea normală color. Medicul operator primeşte informaţii mult mai precise.
„Resturi tumorale de dimensiuni milimetrice sau metastaze, pe care un chirurg le-ar putea trece eventual cu vederea altfel, pot fi recunoscute în detaliu pe monitor. Pacienţii operaţi sub lumină fluorescentă şi-au îmbunătăţit şansele de supravieţuire”, spune dr. Nikolaos Deliolanis, şeful grupului Biomedical Optics, de la PAMB.
Sistemul de cameră multispectral fluorescentă este adaptabil, el poate fi convertit şi la alte combinaţii de coloranţi. „Un preparat care este deja disponibil pentru a face vizibile tumorile „ascunse” este acidul 5-amino levulinic (5-ALA). Medicii folosesc acest sistem în special pentru glioblastoame – unele dintre cele mai frecvente tumori cerebrale malignante la adulţi”, explică Dimitriadis. 5-ALA duc la acumularea unui colorant roşu în tumoră şi pot fi detectate cu noul sistem de cameră. Sistemul de imagine multispectral fluorescentă ar putea trece la teste pentru utilizare la oameni cel mai repede anul viitor. Primele teste clinice cu pacienţi care suferă de glioblastoame sunt planificate pentru 2014.
Metode inovative de tratament la Medica Dusseldorf by Dan ANDREI
Pentru persoanele care sufera de dureri de spate, tratamentele eficiente sunt scumpe si greu de efectuat. Durerea de spate are o importanta medicala si economica foarte mare. De aceea, problema stabilirii diagnosticului si a tratarii durerilor de spate este un subiect foarte dezbatut in cadrul expozitiei medicale MEDICA Dusseldorf, care, cu peste 4000 de expozanti din mai mult de 60 de tari, este una din cele mai mari expozitii de profil din lume. Pe langa metodele clasice de diagnostic si variante terapeutice, au aparut si noi abordari – de la dispozitive ortopedice inovative sau bandaje care intaresc structura musculara, pana la implanturi in coloana vertebrala – toate aceste fiind prezentate in cadrul acestei expozitii.
60-70% din populatie sufera de dureri de spate macar o data in viata. Aproape la fiecare 10 pacienti, unul sufera de durere de spate intensa si permanenta. in aproximativ 50% din cazuri, durerile de spate si problemele cu coloana sunt motive pentru solicitarea pensionarii pe caz de boala. Costul tratarii si/sau al reabilitarii, se ridica la aproximativ 50 de miliarde de euro pe an. Conform estimarilor internationale, productivitatea muncii scade la aproximativ 85%, in timp ce costurile tratamentului unui astfel de pacient cresc cu 15%. Pe langa tratamentele nesteroidiene, medicamentele antireumatice si analgezice, fizioterapia si procedurile de terapie fizica sunt alte optiuni ce pot fi luate in calcul. in cazuri foarte rare, se poate apela si la interventia chirurgicala.
Pentru pacientii cu dureri cronice exista, de asemenea, numeroase dispozitive ortetice sau bandaje. Un astfel de dispozitiv, deosebit, este disponibil de la inceputul acestui an, fiind conceput de specialistul ortetic Bauerfeind: „SarcoLoc” este primul bandaj din lume pentru durerile de spate, care a fost creat special pentru deficientele la imbinarea iliaco-sacrala. in 75% din cazurile celor afectati, durerea este cauzata de anumite deformari ale structurii coloanei vertebrale, de exemplu, de mici tasari ale vertebrelor. Totusi, la fiecare 4 persoane, una este afectata de imbinarea deficienta iliaco-sacrala.
in majoritatea cazurilor, asemenea disfunctii iliaco-sacrale sunt rezultatul unei pozitii defectuoase, a tipului de incaltaminte sau unui picior mai scurt decat celalalt. Nu sunt cauze ale unor simptome paralitice.
Dispozitivul inovator nu numai ca stabilizeaza pelvisul si imbinarea iliaco-sacrala, dar, datorita unei componente alcatuite din 2 placi de frecare terminate cu o protuberanta, maseaza continuu ligamentele si muschii, micsorand astfel tensiunea in muschi si imbunatatind circulatia. inainte de a fi lansat pe piata, acest produs a fost testat si a primit un raspuns pozitiv de la medici si pacienti.
Hidrogeluri folosite pentru un senzor de mare sensibilitate by Cristina SORESCU
Cercetatorii din West Lafayette au in curs de dezvoltare un nou tip de senzor biologic si chimic care are putine parti in miscare, este low-cost si totusi extrem de sensibil, robust si de lunga durata.
Senzorii bazati pe difractie sunt constituiti din benzi subtiri dintr-un material gelatinos, numit hidrogel, care se dilata si se contracta in functie de aciditatea mediului sau.
„Descoperirile recente ale cercetatorilor au demonstrat ca senzorul poate fi folosit pentru a determina cu exactitate pH-ul – care determina daca un lichid este acid sau bazic – informatie revelatoare despre substantele din medii lichide”, a declarat Cagri Savran, profesor asociat de inginerie mecanica la Purdue University (PU).
Datorita designului simplu, noul senzor s-ar putea dovedi mult mai practic decat alti senzori in dezvoltare, a opinat el.
„Multi senzori in curs de dezvoltare astazi sunt stralucit proiectati, dar sunt prea scumpi pentru a fi produsi, necesita operatori calificati profesional si nu sunt suficient de robusti pentru a fi practici”, a subliniat Savran, a caror activitate se desfasoara la Birck Nanotechnology Center, din cadrul Discovery Park al PU.
Noile descoperiri arata ca tehnologia este foarte sensibila si ar putea fi utilizata in aplicatii biologice si chimice, inclusiv de monitorizarea lichidelor din reteaua de alimentare cu apa si de monitorizare a glucozei in sange.
„Ca orice noua platforma, ea necesita sa fie dezvoltata in continuare, dar principiul de detectare din spatele acestei tehnologii este atat de simplu incat nu ar fi dificil sa se comercializeze”, a declarat Savran, care mai colaboreaza cu o echipa de cercetatori condusa de Babak Ziaie, profesor de inginerie electrica, IT si inginerie biomedicala la Purdue University.
Constatarile sunt detaliate intr-o lucrare prezentata in timpul Conferintei de Senzori a IEEE din noiembrie si, de asemenea, publicate in volumul conferintei.
Autorii lucrarii au fost cercetatorul postdoctoral Chun-Li Chang, doctorandul Ding Zhenwen, Ziaie si Savran.
Flexibil, hidrogelul insolubil in apa este format dintr-o serie de benzi ridicate numite „grilaj de difractie”, care sunt acoperite cu aur pe ambele suprafete ale benzii si in spatiile dintre acestea. Benzile se dilata si se contracta in functie de nivelul pH-ului mediului. Cercetatorii din laborator condus de Ziaie au fabricat hidrogelul, in timp ce grupul condus de Savran a asigurat proiectarea, dezvoltarea si testarea senzorului bazat pe difractie. Senzorii lucreaza prin analizarea luminii laser reflectate de acoperirile cu aur. Reflexiile de la benzi si de la spatiile dintre acestea interfera unele cu altele, creand un „model de difractie” care difera in functie de inaltimea benzii. Aceste modele de difractie indica cele mai mici schimbari in miscarea benzilor de hidrogel ca raspuns la mediul inconjurator, masurand modificarile de pH.
„Prin masurarea precisa a pH-ului, modelele de difractie pot dezvalui o multime de informatii despre esantionul de mediu inconjurator analizat”, a spus Savran, care este profesor asociat de inginerie biomedicala, inginerie electrica si tehnica de calcul. „Aceasta tehnologie detecteaza modificari foarte mici in inaltarea retelei de difractie, ceea o face foarte sensibila.” PH-ul unui lichid este inregistrat pe o scara de la 0 la 14, cu 0 fiind cel mai acid si 14 cel mai bazic. Concluziile au aratat ca inalta sensibilitate ii permite dispozitivului sa detecteze modificari mai mici decat 1/1.000 pe scara pH-ului, masurand inaltarea benzii cu doar cativa nanometri. Un nanometru este de aproximativ 50.000 de ori mai mic decat cel mai fin graunte de nisip.
„stim ca senzorii pot fi facuti chiar mai sensibili”, a spus Savran. „Prin utilizarea unor hidrogeluri diferite, pot fi fabricate grilaje receptive si la alti stimuli decat pH-ul.” Studiul este in curs de desfasurare. Biroul de Comercializare a Tehnologiilor al Fundatiei de Cercetare Purdue a depus documentatia noii tehnologii pentru obtinerea brevetului in SUA
Tratamentul chirurgical la fat reduce complicatiile spinei bifida by Sorina RADU
Potrivit unui studiu efectuat de National Institutes of Health (SUA) si patru institute de cercetare, procedura chirurgicala pentru repararea spinei bifida – un defect comun din nastere al coloanei vertebrale – daca este efectuata in timp ce copilul se afla inca in uter, reduce semnificativ necesitatea de deviere, sau suntare, a lichidului departe de creier. Procedura chirurgicala consta in inchiderea unei deschideri in partea de jos a coloanei vertebrale fetale. Chirurgia fetala este o abatere de la abordarea traditionala, care implica repararea defectului coloanei vertebrale dupa nasterea copilului.Procedura chirurgicala fetala creste sansele copilului de a putea sa mearga fara carje sau alte dispozitive. Cu toate acestea, copiii care au suferit aceasta interventie chirurgicala prenatala au fost mai susceptibili de a fi nascuti prematur decat copiii care au suportat interventia chirurgicala reparatorie dupa nastere, atunci cand se efectueaza in mod traditional. Ca si in cazul tuturor copiilor nascuti mai devreme, sugarii prematuri inclusi in studiu au avut un risc crescut de dificultati in respiratie. Mamele care au suferit o interventie chirurgicala in timpul sarcinii au fost expuse la risc de dehiscenta uterina, subtiere sau rupere la incizia in uter. Mielomeningocelul este forma cea mai grava de spina bifida, o afectiune in care coloana vertebrala nu se inchide in jurul maduvei spinarii.
in cazurile cu mielomeningocel, maduva spinarii iese printr-o deschidere la nivelul coloanei vertebrale. Planificat initial sa cuprinda 200 de femei insarcinate care poarta copil cu mielomeningocel, studiul „Management of Myelomeningocele” (MOMS) a fost oprit dupa inscrierea a 183 de femei, din cauza beneficiilor demonstrate la copiii care au suferit interventii chirurgicale prenatale.
Studiul apare in „New England Journal of Medicine” si a fost realizat de cercetatori de la Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP), UCSF Benioff Children’s Hospital, de la University of California, San Francisco (UCSF), Vanderbilt University Medical Center, din Nashville, George Washington University Biostatistics Center, din Washington, DC, Eunice Kennedy Shriver National Institute, din cadrul NIH, National Institute of Child Health and Human Development (NICHD).
„in pofida unui risc crescut de nastere prematura, copiii care au suferit interventii chirurgicale in timp ce erau in uter au fost intr-o stare mult mai buna, in comparatie cei care au avut o interventie chirurgicala dupa nastere", a spus dr. med. Alan E. Guttmacher, director al NICHD, care a contribuit la finantarea studiului.
„Cu toate acestea, se recomanda prudenta. Deoarece este o interventie chirurgicala de inalta specializare, care trebuie realizata in conditii de personal cu experienta in procedura.”
Autorii studiului au constatat ca mielomeningocelul apare la 3,4 din 10.000 de nasteri, si 10 la suta din copiii afectati mor.
Spina bifida face parte dintr-o clasa de defecte din nastere cunoscute sub numele de defecte de tub neural, in care creierul sau coloana vertebrala nu reusesc sa se dezvolte normal la embrionii timpurii. Conditia are ca efect, de multe ori, slabiciunea sau paralizia zonelor corpului situate mai jos de locul defectului coloanei vertebrale. in afara de pierderea controlului vezicii urinare si al intestinului, de multe ori, persoanele cu mielomeningocel nu sunt capabile sa mearga fara ajutor din afara sau chiar au nevoie de scaun cu rotile.
De asemenea, protruzia maduvei spinarii creeaza o schimbare in fluxul de fluid spinal care poate trage baza creierului in canalul spinal, deficienta cunoscuta ca hernia creierului mic.
Copiii cu mielomeningocel sunt supusi unor blocaje care impiedica sau inchid circulatia de lichid cefalorahidian in creier. Acumularea de lichid rezultata poate pune viata in pericol, astfel incat se introduce in creier un tub sau sunt, pentru a drena excesul de lichid in cavitatea abdominala. Aceste sunturi sunt sensibile la blocaj si infectie, si poate fi necesara inlocuirea lor de mai multe ori in timpul vietii pacientului.
„Chirurgia in cazurile de mielomeningocel a fost, in mod traditional, intreprinsa dupa nastere”, a precizat dr.med. Catherine Y. Spong, specialist in obstetrica si perinatologie la NICHD si co-autor al studiului.
Procedura consta in inserarea maduvei inapoi in coloana vertebrala si suturarea deschiderii.
Concluziile cercetatorilor N. Scott Adzick, MD, de la CHOP si dr. med. Diana L. Farmer, de la UCFS, care au efectuat studiile initiale la animale sugereaza ca o interventie chirurgicala in uter ar putea impiedica multe complicatii ale mielomeningocelului.
Femeile care s-au oferit voluntar pentru studiul curent au fost distribuite in mod aleatoriu in doua grupuri. Primul grup a suferit o interventie chirurgicala prenatala pentru a inchide defectul spinal la fat inainte de 26 saptamani de sarcina. in cazul celui de al doilea grup interventia chirurgicala a fost efectuata asupra copilului dupa nastere. Copiii au fost examinati la varsta de 12 luni si, din nou, la 30 de luni.
Rezultatele studiului au fost evaluate pentru doua rezultate primare separate. Primul rezultat primar a luat in considerare daca, dupa 12 luni, copilul a murit, sau este necesar un sunt. Al doilea rezultat principal, la 30 de luni, a fost bazat pe un test de dezvoltare mentala si o evaluare a functiei motorii. Scorul dezvoltarii mentale a fost luat din Bayley Scales of Infant Development II Mintal Development Index.
Scorul evaluarii motorii a fost calculat ca diferenta intre abilitatea motorie actuala a copilului si capacitatea asteptata, avand in vedere nivelul defectului asupra coloanei vertebrale.
Primul rezultat principal, decesul sau nevoia de un sunt, a fost mult mai putin caracteristic la cei care au avut interventii chirurgicale prenatale, aparand in 67.9 la suta din copiii din grupul tratat cu chirurgie prenatala si in 97,5 la suta din copiii din grupul care a primit tratament de chirurgie traditionala. Pentru al doilea rezultat primar, copiii care au suferit interventii chirurgicale prenatale scorul a marcat o crestere semnificativa (21 la suta) fata de copiii care au primit tratament chirurgical traditional.
in plus, in evaluarea rezultatelor studiului, pe langa cele doua rezultate primare, cercetatorii au evaluat si o serie de rezultate secundare. Desi probabilitatea de a fi capabil sa mearga depinde de localizarea malformatiei spinale, copiii din grupul tratat prin chirurgie prenatala au fost mai susceptibili de a fi capabili sa mearga fara orteze sau carje (41,9 la suta), decat au fost copiii din grupul tratat prin chirurgie postnatala (20,9 la suta). Hernia creierului mic, in care baza creierului este trasa in canalul spinal, a fost prezenta, in timpul sarcinii, la toti copiii care au participat la studiu. Cu toate acestea, la varsta de 12 luni, o treime din copiii (35,7 la suta), care au suferit interventii chirurgicale prenatale nu a mai avut nici o dovada a herniei creierului mic, comparativ cu doar 4,3 la suta din grupul celor tratati prin chirurgie post-natala.
„Rezultatele sugereaza ca o interventie chirurgicala prenatala e permisa pentru dezvoltarea normala a sistemului nervos si mai putine complicatii”, a subliniat dr. Spong.
Copiii din grupul tratat prin chirurgie prenatala au fost mai susceptibili de a se naste prematur, la o medie de 34,1 de saptamani de sarcina, in comparatie cu grupul tratat postnatal, nascut la o medie de 37.3 saptamani.
in grupul tratat prin chirurgie prenatala, 20,8 la suta dintre copii au avut o tulburare de respiratie asociata cu nasterea prematura (sindrom de insuficienta respiratorie), pe care autorii studiului il considera ca o consecinta a nasterii premature.
Pentru grupul tratat prin chirurgie postnatala, 6,3 la suta au avut sindrom de insuficienta respiratorie. Mamele din grupul chirurgiei prenatale au avut, de asemenea, mai multe sanse de a experimenta subtiere sau rupere, in incizia uterina utilizata pentru interventia chirurgicala prenatala.
De fapt, o treime din toate femeile tratate prin chirurge prenatala au avut un grad de subtiere, la momentul expulziei fatului. Autorii studiului au constatat ca incizia prenatala in uter creste riscul de dehiscenta sau pur si simplu de ruptura in timpul unei sarcini ulterioare. Ei au recomandat ca toate femeile care sufera interventii chirurgicale sa fie informate ca, in cazul unor viitoare sarcini, ar necesita o operatie cezariana inainte de declansarea nasterii, pentru a evita riscul de rupere a cicatricei deschisa de forta contractiilor uterine.
Cercetatorii au adaugat ca operatia ar putea crea riscuri mai mari pentru anumite categorii de femei excluse din studiu din cauza unor probleme de sanatate.
De exemplu, femeile cu obezitate severa (indice de masa corporala de 35 sau mai mare) nu au fost incluse in studiu din cauza riscului crescut de complicatii prezentate pentru ele de chirurgie. Ei au remarcat, totusi, ca obezitatea este frecventa la femei care poarta copil cu mielomeningocel.
Se estimeaza ca obezitatea materna creste riscul de spina bifida de 1,5-3,5 ori. „Rezultatele experimentale din studiile pe animale, ca si rezultatele din acest studiu clinic MOMS, sugereaza ca o interventie chirurgicala prenatala pentru mielomeningocel opreste expunerea maduvei spinale in curs de dezvoltare la lichidul amniotic si evita continuarea daunelor neurologice in-utero”, a mai spus dr. Adzick.
„Chirurgia prenatala opreste, de asemenea, scurgerile de lichid cerebrospinal datorate defectului mielomeningocel care serveste pentru a inversa hernia creierului mic in-utero, si credem ca acest fapt, la randul sau, atenueaza dezvoltarea hidrocefaliei si nevoia de suntare dupa nastere.”
Schele nanostructurate pentru repararea leziunilor maduvei spinarii by Ana BARBU
Lezarea maduvei spinarii la om este o afectiune devastatoare si incurabila. Aceasta patologie traumatica poate afecta miscarile pacientilor prin intreruperea cailor lor senzorial-motorii. Se estimeaza ca in lume exista aproximativ 2,5 milioane de persoane cu leziuni la maduva spinarii si peste 130.000 supravietuiesc in fiecare an cu astfel de leziuni traumatice, obligate de multe ori sa-si petreaca restul vietii intr-un scaun cu rotile. Progresele rapide in ingineria tisulara, in special tehnicile de electrospinning, care au condus la dezvoltarea unor schele tubulare flexibile, din micro- si nanofibre, pentru regenerarea celulelor nervoase, prefigureaza terapii promitatoare pentru leziunile maduvei spinarii.
O echipa de cercetatori din Italia, condusa de Angelo Vescovi si Gelain Fabrizio, de la Spitalul Niguarda Ca'Granda, Universitatea din Milano-Bicocca si IRCCS Casa Sollievo Della Sofferenza, in colaborare cu Institutul de nanotehnologii Soldier de la MIT, au demonstrat recent repararea unei leziuni cronice a maduvei spinarii, prin incercarea de a inlocui un chist plin cu fluid, gasit in aceasta leziune, cu o neuroproteza care contribuie la reconstructia tisulara si regenerarea axonala.
„Am reusit, pentru prima data, sa obtinem o regenerare consistenta a tesutului nervos in leziuni cronicizate la nivelul maduvei spinarii prin utilizarea unei schele compozite nanostructurate fara celule in ea,” a declarat Gelain. „In maduva spinarii deteriorata, unde, in mod obisnuit, exista tesut cicatriceal sau un chist plin cu fluid, tesutul nervos s-a regenerat si a urmat directia data de orientarea canalelor noastre de ghidare. Rezultatele histologice au fost, de asemenea, sprijinite pe recuperarea functionala semnificativa a animalelor tratate.”
Raportand constatarile cercetarilor intr-un numar recent al publicatiei „ACS Nano”, echipa a facut dovada principiului ca nanotehnologia are un potential imens de a oferi schele nanostructurate, care acum trebuie considerate ca o noua strategie in randul abordarilor promitatoare pentru leziunile maduvei spinarii (terapia celulara, de reabilitare etc).
„Prin ele insele, schelele nanostructurate, nu vor rezolva, probabil, problema de regenerare a leziunilor cronice si acute ale maduvei spinarii”, spune Gelain.
„Cu toate acestea, ele vor deveni, in viitorul apropiat, o componenta necesara a unui tratament eficient multi-disciplinar. Mai mult decat atat am demonstrat ca doua tehnici diferite cum ar fi auto-asamblarea si electrospinning-ul pot lucra sinergic impreuna pentru a atinge obiectivul specific al sistemului nervos central de regenerare.”
Leziunea maduvei spinarii la om presupune distrugerea permanenta a tesutului nervos. In regiunile afectate, substraturile mecanice care asigura suportul fizic pentru regenerarea axonala si informatia pozitionala tri-dimensionala, precum si organizarea cito-arhitecturala necesara pentru regenerarea eficienta a nervilor s-au pierdut definitiv. Aceste goluri in tesutul maduvei spinarii reprezinta o bariera de netrecut pentru regenerarea axonala. Gelain subliniaza ca problema cea mai presanta in leziuni cronice ale maduvei spinarii este de a garanta un nivel adecvat al reconstructiei anatomice, histologice si celulare la locul leziunii. „Astfel, tesutul cicatrizat si chisturile goale ar trebui sa fie inlocuite cu tesut neural nou, permisiv atat pentru regenerarea axonala cat si pentru a realiza punti peste leziuni.”
In acest scop, echipa italiana a dezvoltat proteze neuronale din schele compozite nanostructurate sintetic, constituite din peptide functionalizate autoasamblate injectate in canale de ghidare polimerice nanostructurate, incarcate cu medicamente pro-regenerative. Ei au implantat apoi aceste canale de ghidare in chisturile din maduva spinarii lezata a sobolanilor. De-a lungul ultimilor cativa ani, Gelain si echipa sa au desfasurat activitate de pionierat in acest domeniu.
Ei au dezvoltat un nou set de peptide functionalizate auto-asamblate special pentru a obtine regenerarea nervoasa, au optimizat designul si au testat eliberarea de citokine in vitro din aceste peptide auto-asamblate. „Am optimizat designul canalelor de orientare testand potentialul lor in regenerarea nervului sciatic inainte de a intreprinde experimentul nostru costisitor si consumator de timp – o lucrare complexa necesara pentru proiectarea schelelor noastre”, a explicat Gelain.
Echipa a observat in timpul experimentelor cum canalele tubulare implantate au reusit intr-adevar sa „ghideze” regenerarea fibrelor nervoase peste implanturi, strabatand chisturile. „Cand le-am implantat in maduva spinarii de sobolan cu leziuni cronice, neuroprotezele au suferit o bio-degradare treptata provocand raspuns inflamatoriu neglijabil”, spune Gelain. „Schelele nanostructurate au condus la inlocuirea chistului cu tesut nou format, compus din ambele tipuri de celule neuronale, vasculare si stromale (de suport), care au asigurat mediul adecvat pentru regenerare axonala si mielinizare, imbunatatire electrofiziologica si recuperare neurologica semnificativa.”
Aceasta este prima dovada ca schelele sintetice compozite nanostructurate produc reconstructie histologica, vasculara si cito-arhitecturala larga, punct de sprijin pentru a ghida spatial regenerarea nervoasa si recuperarea neurologica in leziuni cronice ale maduvei spinarii. Acest studiu inovator deschide o noua cale de investigare in domeniul biomaterialelor si dezvoltarii de noi terapii pentru leziuni cronice ale maduvei spinarii, in combinatie cu alte abordari precum terapia celulara si eliberarea de medicamente.
Echipa italiana lucreaza deja la imbunatatirea schelelor prin adaugarea de celule – ei testeaza deja celule stem neuronale umane de clasa GMP – in scopul de a obtine rezultate si mai semnificative. Pasul urmator va fi sa studieze alte modele animale de mamifer si, in final, sa inceapa studiile clinice. „Intrucat electrospinningul si auto-asamblarea sunt doua tehnologii extrem de versatile, speram ca munca noastra va inspira si alti cercetatori sa aleaga alte tipuri de tesuturi si sa adapteze abordarea noastra”, spune Gelain.
„De exemplu, ne gandim la testarea potentialului de regenerare al acestor schele compozite in regenerarea pielii si a cartilajului.” El noteaza, totusi, ca una dintre principalele provocari ramase este cea de cooperare stiintifica. „Un tratament eficient trebuie sa fie multi-disciplinar si, pentru ca potentialul sau sa fie utilizat la maxim, este nevoie de contributia unor grupuri de cercetare dedicate pentru fiecare fateta a problemei. Noi avem un grup multi-disciplinar, dar exista limitari care pot fi rezolvate doar cu echipe intregi dedicate pentru fiecare parte a proiectului.”
Eliberare de medicamente controlata de nanomembrane inteligente by Alina VALCEA
Numeroase afectiuni medicale grave – cum ar fi cancerul, diabetul si durerea cronica – necesita medicamente care nu pot fi luate pe cale orala, dar trebuie sa fie administrate intermitent, in functie de necesitate si pe o perioada lunga de timp. Eliberarea controlata si pe termen lung a medicamentelor a fost recunoscuta ca fiind una dintre cele mai promitatoare tehnologii biomedicale pentru anumite tipuri de boli cronice.
Tehnicile de eliberare controlata a livrarii de medicamente utilizeaza diferite materiale corespunzatoare si stimuli, cum ar fi o sursa de caldura sau un cip electronic implantat pentru a declansa eliberarea de medicamente dintr-un rezervor implantat. Anterior, a fost raportat si un sistem nanocompozit declansat magnetic („Nanocompozit controlat de la distanta pentru livrarea medicamentelor necesare in interiorul corpului”).
„Printre stimulii care controleaza activ livrarea pulsatila a medicamentelor, semnalul electric pare a fi cea mai buna sursa, pentru ca este portabil si nu necesita echipamente mari sau speciale pentru a o declansa”, a declarat Jin Kon Kim.
„Semnalul poate fi, de asemenea, cu usurinta si la cerere controlabil, si sunt posibile cicluri lungi de administrare. Mai mult decat atat, atunci cand un senzor sau un sistem de microcipuri este combinat, este posibil si feedback-ul la distanta si controlul din afara corpului.” El avertizeaza, totusi, ca referitor la dispozitivele de livrare pulsatila de medicamente folosind stimuli electrici s-au raportat anterior mai multe dezavantaje, precum: 1) numarul limitat de medicamente incarcate in rezervor, 2) numarul limitat de comutari, 3) dificultatea de a controla cantitatea exacta de eliberare a medicamentelor, 4) fabricatia complicata (multi pasi).
Dr. Kim, profesor la Departamentul de Inginerie Chimica, si director al National Creativity Research Initiative Program al Block Copolymer Self Assembly, de la Pohang University of Science Technology (POSTECH), din Coreea de Sud, si echipa sa au dezvoltat un nou dispozitiv de livrare pulsatila a medicamentelor la cerere cu eliberare bazata pe actionarea electrica a membranelor nanoporoase din polipyrol.
in raportarea constatarilor lor in editia online din ianuarie a NANO Letters, cercetatorii de la POSTECH arata ca marimea porilor din membranele nanoporoase a fost reversibil actionata de catre starea electrochimica si ca a fost posibila eliberarea pulsatila a unui model de medicament.
„Cel mai bun mod de a realiza eliberarea pulsatila de medicamente bazata pe stimul electric pentru o perioada extinsa este de a elibera medicamentele prin membrana nanoporoasa cu dimensiunile porilor uniforme, de la un sistem de depozit care contine cantitati mari de medicamente, pentru eliberarea in cursul perioadelor prelungite”, a explicat Kim.
„Aceasta deoarece marimea porilor ar putea fi ajustata cu semnale electrice atunci cand este folosita o membrana nanoporoasa din polimeri receptivi electric.” Cercetatorii au fabricat o membrana nanoporoasa receptiva electric bazata pe polipyrol dopat cu anioni de dodecilbenzensulfonat (PPy/DBS), care a fost electropolimerizata pe partea de sus cu oxid de aluminiu anodizat.
Kim mentioneaza ca ratiunea alegerii PPy/DBS ca material rceptiv electric este ca acesta prezinta o schimbare foarte mare de volum (pana la 35%), in functie de starea electrochimica si biocompatibilitate excelenta. „Potentialul de actionare este sub 1,1 volti, care este suficient de scazut fata de 3 volti utilizati pentru functionarea unei inimi artificiale”, spune cercetatorul. Micsorarea nanoporilor din membrana poate fi controlata la scara nanometrica, in functie de starile electrochimice (oxidare vs. reducerea starilor). La starea de reducere, nanoporii au fost inchisi, din cauza expansiunii PPy, apoi medicamentele nu au putut fi eliberate. Nanoporii sunt deschisi la starea de oxidare, care permite medicamentelor sa fie lansate. Fiecare stare este reversibila de mai mult de 1000 de ori, iar timpul de comutare este foarte scurt: mai putin de 10 secunde.
Deoarece acest dispozitiv ar putea fi utilizat pentru livrarea de medicamente intermitenta sau la cerere, el are aplicatii in noi metode terapeutice pentru boli legate de hormoni, cum ar fi infertilitatea, nanismul, osteoporoza si diabetul, precum si pentru boli cronice, cum ar fi insomnia, angina pectorala, astmul sau pentru controlul durerii, toate acestea necesitand administrarea discontinua si rapida de medicamente. Pana in prezent, echipa condusa de dr. Kim a demonstrat eliberarea de medicamente pe baza sistemului lor numai in conditii in vitro. Sunt necesare in continuare, pentru aplicarea acestui sistem de livrare de medicamente in vivo, studiile clinice.
Aceasta necesita in continuare dezvoltarea unui sistem adecvat de microcip cu micro circuit, sursa de energie si controller. Desi un sistem de implant are multe avantaje, trebuie efectuata inca o interventie chirurgicala pentru a plasa microsistemul in organism sau de a-l elimina dupa finalizarea livrarii de medicamente. Dr. Kim afirma ca ar putea fi eliminate cel putin doua proceduri chirurgicale in cazul in care implantul este facut din polimeri biodegradabili.
Cum ajuta campurile electrice slabe din creier la comunicarea interneuronala by Alina VaLCEA
Creierul – treaz si in timpul somnului – este cufundat in activitatea electrica, si nu doar datorita semnalelor neuronilor individuali care comunica unul cu altul.
De fapt, creierul este invaluit in nenumarate campuri electrice care se suprapun, generate de circuitele neuronale a zeci de neuroni care comunica intre ei.
Campurile au fost candva considerate un „epifenomen”, similar cu sunetul batailor inimii care sunt utile pentru cardiolog in cazul diagnosticarii unei batai de inima anormale, dar nu serveste nici un scop al corpului, spune Christof Koch, profesor de biologie cognitiva si comportamentala si profesor de calcul si sisteme neuronale la California Institute of Technology (Caltech).
O noua lucrare elaborata de Koch, neurocercetatorul Costas Anastassiou, doctor in biologie, si colegii lui, sugereaza totusi ca aceste campuri fac mult mai mult si ca ele, de fapt, reprezinta o forma suplimentara de comunicare neuronala. Cu alte cuvinte, Anastassiou, autorul principal al unui document cu privire la activitatea echipei, care apare in revista Nature Neuroscience, sustine ca, in timp ce neuronii activi dau nastere la campuri extracelulare, aceleasi campuri dau feed-back la neuroni si modifica comportamentul acestora, chiar daca neuronii nu sunt conectati fizic – un fenomen cunoscut sub numele de efaptica (sau camp) de cuplare. „Pana in prezent, se considera ca in fapt comunicarea neuronala are loc aproape in intregime prin intermediul sinapselor care implica trafic, intersectii la care un neuron se conecteaza la urmatorul. Studiul nostru sugereaza un mijloc suplimentar de comunicare neuronala prin spatiul extracelular independent de sinapse.”
In creierul viu exista campuri electrice extracelulare. Ecourile indepartate lor pot fi masurate in afara craniului ca unde EEG. Aceste campuri sunt deosebit de puternice si robust repetitive in regiuni specifice ale creierului, precum hipocampul, care este implicat in formarea memoriei, si neocortexul, zona in care sunt detinute pe termen lung amintirile. „Fluctuatiile perpetue ale acestor campuri extracelulare sunt semnul distinctiv de viata si de comportare a creierului in toate organismele, iar lipsa lor este un indicator puternic al starii de coma profunda, sau chiar de moarte a creierului”, explica Anastassiou.
Anterior, neurobiologii au presupus ca aceste campuri ar fi capabile sa afecteze – si chiar sa controleze – activitatea neuronala nu numai in timpul unor conditii patologice severe, cum ar fi crizele epileptice, care induc campuri foarte puternice. Cateva studii recente au evaluat, insa, impactul mult mai slab – dar foarte comun – al campurilor non-epileptice. „Motivul este simplu”, spune Anastassiou. „Este foarte greu sa efectuezi un experiment in vivo, in absenta campurilor extracelulare,” pentru a observa ce schimbari apar cand nu sunt in jur campurile.
Pentru a elimina aceste efecte, Anastassiou si colegii sai s-au concentrat pe campuri puternice, dar incet oscilante, numite potentiale locale de camp (LFP), care apar de la circuitele neuronale compuse doar din putine celule ale creierului, la sobolan. Masurarea campurilor respective si a efectelor lor a necesitat pozitionarea unui grup de electrozi subtiri intr-un volum echivalent cu cel al corpului unei singure celule – si la distante de mai putin de 50 milionimi de metru unul de altul; aceasta este aproximativ grosimea unui fir de par uman.
„Pentru ca au fost deosebit de greu de pozitionat multi electrozi intr-un volum atat de mic de tesut cerebral, rezultatele cercetarii noastre sunt cu adevarat noi”, subliniaza Anastassiou. Anterior, explica el, „nimeni nu a fost in masura sa atinga acest nivel de rezolutie spatiala si temporala.” (continuare in numarul urmator)
Proteomica – spre o biblioteca de proteine implicate in cancer by Alina VaLCEA
La zece ani dupa ce genomul uman a fost segmentat, stiinta este pe cale de a ajunge la o noua piatra de hotar. Cercetatorii isi indreapta acum atentia catre produsele care utilizeaza gene ca instructiuni pentru asamblarea lor: proteinele. In intregul genom uman exista 21.000 gene, si echipa de cercetare condusa de Matthias Mann, de la Institutul Max Planck pentru Biochimie, din Martinsried, estimeaza ca in celule umane tipice sunt produse aproximativ 12.000 de proteine. Aceasta presupune un volum enorm de date, mai ales ca acum cercetatorii – in contrast cu etapa analizei genomului – nu doresc doar sa identifice toate proteinele din celule. Pentru a intelege toate procesele celulare, ei trebuie sa stie inclusiv in ce cantitati sunt prezente aceste proteine in celule si in ce mod se schimba ele in continuare in interiorul celulelor.Daca analiza acestor date este foarte dificila si ridica provocari bioinformatice speciale, ea ofera in schimb posibilitatea de a investiga bolile tintite intr-o maniera mult mai buna decat a fost posibil anterior. Considerate global, proteinele sunt structuri biologice indispensabile vietii, fara de care o celula nu poate supravietui. Aceste molecule gigantice compuse din lanturi de aminoacizi joaca un rol important in dezvoltarea multor boli, cum ar fi cancerul. Proteinele modificate de boli pot duce la cresterea necontrolabila a celulelor, tot asa cum unele proteine pot lipsi, sau se formeaza la momentul nepotrivit in locul nepotrivit. Matthias Mann si echipa sa lucreaza la dezvoltarea unor metode care sa le permita sa identifice simultan mai multe proteine. Fizician si matematician, Matthias Mann a preluat pozitia de sef al departamentului de proteomica si transductia de semnal, de la Institutul Martinsried, in urma cu sase ani. Cercetatorii de la Max Planck descompun proteinele in fragmente mai mici, numite peptide, pe care le ionizeaza si le sorteaza, utilizand un spectrometru de masa, in functie de masele lor intr-un camp electric.
Pe baza distributiei si a intensitatii semnalelor peptidelor si fragmentelor acestora in instrumentele de masurare, cercetatorii pot reconstrui proteinele si chiar si cantitatile lor.
Insa, pentru a putea face aceasta, cercetatorii trebuie sa stie in primul rand ce cauta. Pana in prezent, doar cateva proteine sunt relativ recunoscute drept indicatori ai diferitelor tipuri de cancer. Aici intervine tanara cercetatoare israeliana Tami Geiger: in ultimii trei ani, ea a creat o baza de date cu proteinele specifice cancerului, pe linii de celule-cheie. Ea foloseste aceasta biblioteca ca o referinta in compararea probelor de tesut uman de la pacienti.
Pentru a compara mostre ale unei persoane sanatoase cu cele ale unui pacient cu cancer, de exemplu, ea eticheteaza proteinele cu izotopi specifici carbon sau de azot, care sunt mai grei decat sunt in mod natural atomii. Pe baza intensitatii semnalului emis de peptidele marcate si de cele nemarcate in spectrometrul de masa, Tami Geiger poate recunoaste daca o proteina este mai puternic sau mai slab formata in celulele canceroase. Cu aceasta metoda, cunoscuta sub numele de „superSILAC”, cercetatoarea israeliana analizeaza probe de tesut prelevate de la sute de paciente cu cancer mamar.
Diferentele individuale dintre pacientii care nu sunt legate de boala canceroasa nu sunt relevante pentru evaluarea ei. „Ce ramane sunt proteine care difera in termeni de celule sanatoase si celule degenerative”, explica Tami Geiger. Obiectivul cercetarii este de a stabili un amplu catalog de proteine markeri. Colegii ei lucreaza la un catalog pentru cancerul de colon si de prostata. Intr-un viitor nu prea indepartat, cercetatorii medicali vor fi in masura sa utilizeze aceasta metoda pentru a testa daca un esantion contine celule canceroase. „In acest scop, tehnologia trebuie sa fie robusta, usor de utilizat, si nu prea scumpa. Metoda noastra indeplineste deja in mare masura aceste cerinte”, sustine Matthias Mann. Datorita contributiei lui Jacek Wisniewski, a fost deja facut un important pas inainte pe drumul spre aplicarea clinica a testului. Chimistul a dezvoltat o metoda de analiza a proteomului care face posibila pregatirea de proteine din probe de tesut fixate, conservate, astfel incat acestea sa poata fi utilizate pentru spectrometria de masa.
Aceasta este o cerinta importanta pentru cercetarea de baza, deoarece permite cercetatorilor sa examineze tesutul multor probe stocate in departamentele de patologie ale clinicilor din intreaga lume, provenind de la pacienti cu inregistrari medicale complet documentate. „La inceput, nu am fost luati in serios de toti – aproape nimeni nu credea ca probe de tesut care au fost inmuiat in formol ar putea inca aduce orice informatii utilizabile despre proteine”, relateaza Wisniewski. Dar cercetatorul a perseverat si s-a dovedit ca a avut dreptate. Astazi, metoda lui verificata, poate fi cumparata. (continuare in numarul urmator)
Un grup de neuroni controleaza agresivitatea by Cristina SORESCU
Cercetatorii de la Howard Hughes Medical Institute au descoperit ca neuronii dintr-o regiune mica, ingropata adanc in creier, care controleaza doua comportamente disparate – agresiunea si imperecherea – sunt strans legati.
Studiul, efectuat pe soareci, sugereaza ca asocierea dintre aceste doua clase de neuroni poate ajuta la suprimarea comportamentelor agresive in perioada de imperechere.
Cercetatorii cunosteau de mult timp faptul ca stimularea unei anumite regiuni a creierului ar putea declansa un comportament agresiv.
Dar metodele folosite in aceste studii, care dateaza inca din 1920, erau mult mai „barbare” fata de instrumentele sofisticate disponibile astazi neurocercetatorilor, si lasasera cercetatorii in intuneric „in ceea ce priveste locul exact in creier al neuronilor care controleaza agresivitatea”, spune David Anderson, de la Howard Hughes Medical Institute (HHMI).
Intr-un studiu ale carui concluzii au fost publicate in editia din februarie 2011 a revistei „Nature”, Anderson si colegii lui au decis sa cerceteze daca ar putea raspunde la aceste intrebari folosind abordari mai moderne.
Ei si-au concentrat eforturile asupra hipotalamusului, o regiune a creierului numita nucleul ventromedial. Atat imperecherea cat si lupta au activat neuroni in partea cea mai profunda a acestei regiuni, intr-o zona restransa, cu diametru de circa 300 de microni, numita VMHv1. Pentru a inregistra activitatea din aceasta regiune, cercetatorii au introdus in creierul a 30 de soareci masculi pachete mici de electrozi.
Deoarece regiunea VMHv1 este atat de redusa si de adanc ingropata in creier, pozitionarea corecta a electrozilor a fost extrem de dificila. Dar Dayu Lin, cercetator post-doctoral in laboratorul lui Anderson si, in prezent, profesor la New York University, a reusit sa atinga tinta la cinci dintre soareci.
Electrozii implantati au permis cercetatorilor sa inregistreze activitatea a 104 neuroni individuali in timp ce soarecii s-au luptat si s-au imperecheat, pe parcursul unei perioade de cateva luni. In timp ce soarecele mascul a fost singur in cusca sa, acesti neuroni au ramas linistiti. Dar soarecii sunt teritoriali, asa incat, atunci cand cercetatorii au introdus in cusca un mascul strain, soarecele mascul aflat deja in cusca l-a atacat, lovindu-l in cap si muscandu-l.
Ori de cate ori s-a manifestat acest comportament, cercetatorii au observat ca un subset de celule aflate langa electrozii implantati au inceput sa se activeze. In timp ce unii neuroni au inceput sa semnalizeze momentul in care un mascul a intrat in cusca, altii au semnalat doar o singura data masculul atacat. Cand cel de al doilea soarece plasat in cusca de cercetatori a fost o femela masculul aflat deja acolo a devenit interesat de imperechere. Cercetatorii au putut observa ca neuronii din zona VMHv1 au semnalizat si in aceasta situatie – dar nu au fost aceiasi neuroni care au devenit activi in prezenta unui alt mascul. Cand soarecii au inceput imperecherea, activitatea neuronilor in VMHv1 s-a diminuat.
In mod surprinzator, „multora dintre neuronii care au fost activati in timpul unei intalniri mascul-mascul le-a a fost suprimata in al doilea tip de intalnire starea activa, ca si cum frumusetea a calmat fiara salbatica”, spune Anderson, neurobiolog la California Institute of Technology, din Pasadena. Cu toate acestea, experimentul nu a dovedit ca neuronii din VMHv1 erau implicati cauzal in imperechere sau in agresiune. Pentru a dovedi aceasta, cercetatorii au nevoie sa determine daca pot fi controlate imperecherea sau agresiunea prin stimularea sau suprimarea activitatii acestor neuroni. In acest scop, ei au folosit un virus pentru a insera in neuroni o gena care codifica un canal ionic, care poate fi controlat cu ajutorul luminii. Odata ce virusul a infectat neuronii si a inserat incarcatura sa genetica, cercetatorii au folosit un cablu de fibra optica pentru a „aprinde” aceasta regiune a creierului.
Aplicarea luminii a cauzat activarea neuronilor. Soarecii au atacat nu numai pe masculii, ci si femelele si obiectele neinsufletite – inclusiv o manusa din latex umflata – introduse ulterior in cusca. „Lumina persista si animalul ataca manusa. Lumina se stinge, iar animalul inceteaza atacul”, sustine Anderson. „Acest rezultat este de-a dreptul remarcabil.” Anderson si colegii lui au folosit apoi o metoda similara pentru a preveni activarea neuronilor. Cand cercetatorii au dezactivat neuronii in VMHv1, soarecii au refuzat sa lupte, chiar si in prezenta unui mascul strain. „Aceasta a indicat ca, in acea zona a creierului, neuronii nu numai ca sunt suficienti pentru a produce un atac, dar ei sunt necesari pentru un comportament agresiv normal”, conchide Anderson. „Aceasta constatare muta cercetarea de la corelatie la legatura de cauzalitate”, precizeaza el.
Rezultatele studiilor recente sugereaza ca comportamentele agresive sunt localizate in aceasta regiune speciala a creierului, si nu la fel de extensiv distribuite in hipotalamus cum au sugerat studiile anterioare. Nici stimularea, nici inhibarea neuronilor nu parea sa aiba cine stie ce impact asupra capacitatii de imperechere. Cu toate acestea, imperecherea a avut influenta asupra agresivitatii.
Cand cercetatorii au permis soarecelui mascul sa se imperecheze cu femela inainte de a aprinde lumina, nu au reusit sa provoace un atac.
Numai cand soarecele a terminat imperecherea, cercetatorii au putut declansa din nou agresivitatea masculului. Anderson considera ca este posibil ca neuroni din VMHv1 care sunt activati de o femela sa inhibe lupta, mai degraba decat sa promoveze imperecherea. Neuronii ar putea fi amestecati pentru un motiv. „Animalul nu ar trebui sa incerce sa se imperecheze cu un inamic, pe care ar trebui sa-l atace”, spune Anderson, „si nu ar trebui sa incerce sa atace o femela, cu care ar trebui sa se imperecheze.”
Urmatorul pas va fi de a determina care neuroni din VMHv1 controleaza comportamentul. Hipotalamusul este partea cea mai veche, din punct de vedere evolutiv, a creierului. Deci, „conexiunile neuronale care exista la soareci ar putea exista la o varietate de alte specii, inclusiv la oameni”, spune Anderson.
„Active Book” repune in functiune muschii paralizati by Sorina RADU
Utilizand tehnologii moderne, neurocercetatorii au pus la punct dispozitive complexe pentru asistarea dirijata a unor componente ale sistemului nervos central sau periferic lezate, de la interfete intre sistemul nervos central si membre si pana la proteze mobile asistate de un computer.
Functia nervilor deteriorati poate fi indeplinita si de minuscule dispozitive electronice implantate, care stimuleaza muschii prin impulsuri electrice, formula dispozitivelor bazate pe stimulare musculara cu ajutorul electrozilor, pentru a recupera miscarea muschilor fiind deja intrata in traditie.
Potrivit unui comunicat recent al Colegiului Universitar din Londra, in cadrul unui program de cercetare desfasurat de o echipa de cercetatori condusa de prof. dr. Andreas Demostenous, a fost dezvoltat un microcip cu diametrul mai mic de un cm, implantabil, care nu mai necesita alte dispozitive externe care sa-l controleze.
„Active Book” are aspectul unei carti cu cinci foi, fiecare din acestea infasurand radacinile nervoase aflate in canalul spinal, de unde transmit impulsuri electrice catre muschii pe care ii actioneaza.
„Pana acum s-au folosit electrozi aplicati pe piele, adica stimulare externa, pe cand in cazul - Active Book -, nu mai este nevoie de dispozitive externe care sa-l controleze”, precizeaza prof. dr. Nick Donaldson, coordonatorul proiectului realizat in cadrul unui program de cercetare al Consiliului de Inginerie si Stiinte Medicale. O tehnologie laser de ultima generatie a permis microcipului inserarea electrozilor din structura dispozitivului in foile de platina care infasoara radacinile nervoase incorporate in cipul de siliciu protejat impotriva coroziunii.
Dimensiunea minimala a dispozitivului permite practicarea in caz de necesitate a mai multor implanturi succesive, care sa stimuleze toti muschii paralizati, „Active Book” avand aplicatii inclusiv in cazuri de paraplegie.
In opinia prof.dr. Andreas Demosthenous: „Persoanele care vor purta implantul vor putea face exercitii controlate, precum mersul pe bicicleta, si simularea canotajului. Aceste dispozitive ar putea fi utilizate si pentru o gama larga de alte functii restaurative, cum ar fi stimularea muschilor vezicii urinare, pentru a trata incontinenta urinara.”
(Regimuri)
Antioxidantul care protejeaza neuronii
by Dan ANDREI Fisetina, un antioxidant continut in special in capsuni pare sa protejeze contra coreei Huntington.Aceasta maladie neurodegenerativa ereditara, care apare, in general, intre 30 si 45 de ani, se manifesta prin tulburari motorii (miscari involuntare, aritmice, rapide, dezordonate, lipsite de finalitate) si cognitive si evolueaza catre decesul celui afectat in anii urmatori.
Cercetatorii au descoperit ca fisetina restaureaza o cale moleculara perturbata de maladie.
La soarecii purtatori ai genei deficiente incriminata in maladie, fisetina a intarziat aparitia simptomelor si a crescut cu 30% speranta de viata.
Diabetologie
Bratul care…secreta insulina
La un an dupa ce echipa condusa de dr. Francois Pattou, de la CHU, Lille a comunicat succesul obtinut in tratarea a 11 pacienti cu diabet, purtatori de celule pancreatice secretoare de insulina, furnizate de donatori, cercetatorii de la CHU au inregistrat o noua reusita.
O pacienta, care a devenit diabetica prin ablatia chirurgicala a circa 80% din pancreas, a beneficiat de o varianta a acestei terapii.
Cateva mii din celulele sale pancreatice sanatoase i-au fost reinplantate in antebrat. Aceasta implantare este mai simpla si mai putin riscanta decat cea practicata in ficat si evita grelele tratamente antirejet.
La un an dupa grefa, celulele pancreatice secreta insulina si permit pacientei sa-si autoregleze nivelul glicemiei.
EMMA – promisiunea detectarii rapide a mutatiilor genelor BRCA1 si BRCA2
In cadrul unui amplu studiu, in care au fost inclusi peste 1500 de pacienti, publicat online, la inceputul lunii februarie, in revista „Human Mutation”, o echipa de cercetatori de la Institutul Curie, din Paris, a comunicat elaborarea unei noi tehnici de detectare a modificarilor intervenite la nivelul a doua gene majore: BRCA1 si BRCA2, implicate in declansarea cancerului mamar si ovarian.
Noua tehnica, pusa la punct de echipa de cercetatori condusa de prof. dr.Dominique Stoppa Lyonnet si prof.dr. Jean-Louis Viovy, a fost denumita de autori „Enhanced Mismatch Mutation Analysis”(EMMA). Ea se recomanda prin viteza de detectare, fiabilitate si cost redus.
BRCA1, implicata in dezvoltarea cancerului mamar, si BRCA2, care contribuie la declansarea cancerului mamar, dar si a celui ovarian si de prostata, determina, in cazul femeilor care au avut antecedente familiale cu aceste boli si prezinta mutatii ale respectivelor gene, solutii terapeutice extreme, in scop profilactic, precum mastectomia bilaterala sau ovarectomia.
In Franta, numarul cancerelor de san nou inregistrate anual se cifreaza la peste 52.000, iar al cazurilor noi de cancer al ovarelor la 4.500, pentru 5% din acestea fiind atribuite predispozitiei genetice, reprezentata de mutatii ale genelor BRCA1 si BRCA2. Studiile au aratat ca femeile la care sunt detectate mutatiile acestor gene majore prezinta un risc de cancer mamar de opt ori mai mare decat cele la care nu se intalnesc respectivele mutatii, iar declansarea bolii este devansata cu 20 de ani, producandu-se in jurul varstei de 40 de ani.
In cadrul studiului efectuat de echipa de la Institutul Curie din Paris, intr-o singura zi au fost identificate peste 2.000 de mutatii diferite ale genelor BRCA1 si BRCA2, dar autorii studiului considera ca sunt mult mai multe asemenea mutatii inca necunoscute, care ar trebui cercetate.
Enzima care „denunta”…metastaza
Potrivit statisticilor medicale, la nivel mondial, la fiecare trei minute este inregistrat un nou caz de cancer de san, unul din cele mai agresive tipuri de cancer, raspunzator, ca si cancerul de colon si de esofag, de instalarea in scurt timp a metastazei.
Un studiu recent efectuat de o echipa de cercetatori condusa de dr. Janine Erler, de la Institutul de Cercetare a Cancerului „Breakthrough”, din Londra, mentioneaza ca 90% din decesele provocate de cancer sunt urmarea raspandirii celulelor canceroase de la organul bolnav la alte organe, invadand plamanii, ficatul, oasele, pana la instalarea metastazei in intregul organism.
Provocarea cu care se confrunta cercetatorii in domeniu este depistarea bolii in stadii cat mai incipiente, descoperirea de markeri si punerea la punct a unor teste eficiente si putin costisitoare care sa intervina benefic pentru viata, in aceasta cursa contra cronometru cu o boala necrutatoare.
Recentul studiu efectuat de cercetatorii britanici a pus in evidenta o enzima implicata in raspandirea celulelor canceroase: LOXL2. Potrivit autorilor studiului, respectiva enzima este secretata in cantitati mari in cazurile de cancer agresiv. intrucat, prin inhibarea actiunii LOXL2 se poate reduce considerabil raspandirea celulelor canceroase, urmatoarea tinta a echipei conduse de dr. Erler este punerea la punct a unui test care sa indice nivelul ridicat al acestei enzime intr-un stadiu incipient al bolii. (C.S.)
Studiul animalelor supraponderale – pentru mai buna intelegere a obezitatii umane by Ana BARBU
Conform unei evaluari efectuate de biostatisticianul David Allison, seful unei echipe de cercetatori de la Universitatea din Alabama, animalele de laborator sunt mult mai crescute in greutate decat in urma cu 30 de ani. Utilizand datele disponibile pentru ultimele trei decenii, s-a dovedit ca 20.000 de animale din 8 specii (din laboratoare sau gospodarii) prezinta o crestere a greutatii medii in cvasitotalitatea cazurilor, fiind atinse de obezitate.
Daca pentru animalele domestice accesul la o alimentatie mai bogata poate explica supraponderalitatea, rezultatele in ce priveste animalele de laborator sunt surprinzatoare, intrucat acestea primesc aproape aceeasi alimentatie de decenii intr-o maniera controlata. Greutatea cimpanzeilor de laborator a crescut de asemenea cu 33%, iar nivelul de obezitate s-a multiplicat cu 15%.
Or, studiile privitoare la om au aratat deja ca, in afara de alimentatie si de lipsa activitatii fizice – care au o contributie importanta la cresterea in greutate a indivizilor – exista si alti factori agravanti.
Studiul animalelor ar putea deschide noi piste de investigatie: expunerea la produse chimice continute in hrana si in bautura, expunerea cotidiana la lumina, la temperatura constanta in locuri inchise, colonizarea sistemului digestiv de catre bacterii…
Anumiti cercetatori au observat cresterea greutatii medii la specii salbatice – spre exemplu marmotele – pe care o atribuie schimbarilor climatice. Grupul de cercetatori de la Universitatea din Alabama spera sa incurajeze, prin concluziile studiilor efectuate de ei, comunitatea stiintifica sa si indrepte atentia catre factori indirecti de obezitate, pe care ii cunosc inca prea putin.
Cardiologie
Zgomotul de la locul de muncă, dăunător pentru inimă
In uzina, ca intr-un birou in „spatiu deschis”, a lucra o perioada care depaseste un an si jumatate intr-un mediu zgomotos, unde trebuie sa ridici vocea pentru a te face inteles, dubleaza riscul de probleme cardiace si de hipertensiune.
Aceste efecte nefaste au fost masurate de o echipa de cercetatori de la Universitatea din Columbia Britanica (Canada) pe parcursul unui studiu care a cuprind 6300 de angajati. In cauza, potrivit cercetatorilor: starea de anxietate si stresul cronic provocate de zgomot.
In Franta, o persoana activa din patru si doi muncitori din trei se declara deranjati de zgomotul din mediul de lucru. (S.R.)
Bacteriologie
Streptococul ajunge la creier pe calea unei proteine
Bacterie inofensiva când se afla in tubul digestiv al adultilor, streptococul din grupul B poate migra pâna la creierul bebelusilor dupa nastere si declanseaza o meningita mortala in 10 la suta din cazuri, in pofida utilizarii antibioticelor.
Ce anume face posibila aceasta migratie? O proteina, numita HvgA, prezenta la suprafata bacteriei, care serveste drept cheie pentru a deschide barierele intestinala si hemato-encefalica.
Cu descoperirea proteinei HvgA, cercetatorii de la Institutl Cochin, de la Institutul Pasteur, de la INSERM si de la CNRS estimeaza ca dispun de o tinta de investigat pentru elaborarea unui vaccin.
„Vom putea vaccina mama inainte de nasterea copilului. Anticorpii materni vor trece in circulatia sanguina a fetusului si il vor proteja”, explica prof. Claire Poyart, care a participat la studiu. (C.S.)