Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram uma nova terapia injeta¡vel que aproveita "moléculas dançantes" para reverter a paralisia e reparar o tecido após lesões graves da medula espinhal.

Em um novo estudo, os pesquisadores administraram uma única injeção nos tecidos ao redor da medula espinhal de camundongos paralisados. Apenas quatro semanas depois, os animais recuperaram a capacidade de andar.

A pesquisa serápublicada na edição de 12 de novembro da revista Science .

Ao enviar sinais bioativos para desencadear a reparação e regeneração das células , a terapia inovadora melhorou drasticamente as medulas espinhais gravemente feridas de cinco maneiras principais: (1) As extensaµes cortadas dos neura´nios, chamadas axa´nios, regeneradas; (2) tecido cicatricial, que pode criar uma barreira física para regeneração e reparo, significativamente diminua­do; (3) mielina, a camada isolante de axa´nios que éimportante na transmissão de sinais elanãtricos com eficiência, reformada em torno das células; (4) vasos sangua­neos funcionais formados para fornecer nutrientes a s células no local da lesão ; e (5) mais neura´nios motores sobreviveram.

Depois que a terapia realiza sua função, os materiais se biodegradam em nutrientes para as células em 12 semanas e então desaparecem completamente do corpo sem efeitos colaterais percepta­veis. Este éo primeiro estudo no qual os pesquisadores controlaram o movimento coletivo das moléculas por meio demudanças na estrutura química para aumentar a eficácia de uma terapaªutica.

"Nossa pesquisa tem como objetivo encontrar uma terapia que possa prevenir os indivíduos de ficarem paralisados ​​após um grande trauma ou doena§a", disse Samuel I. Stupp, da Northwestern, que liderou o estudo. “Durante décadas, isso permaneceu um grande desafio para os cientistas porque o sistema nervoso central do nosso corpo, que inclui o cérebro e a medula espinhal, não tem nenhuma capacidade significativa de se reparar após uma lesão ou após o ini­cio de uma doença degenerativa. Estamos indo direto para o FDA para iniciar o processo de aprovação desta nova terapia para uso em pacientes humanos, que atualmente tem muito poucas opções de tratamento. "

Stupp éProfessor do Conselho de Curadores de Ciência e Engenharia de Materiais, Quí­mica, Medicina e Engenharia Biomédica na Northwestern, onde édiretor fundador do Simpson Querrey Institute for BioNanotechnology (SQI) e seu centro de pesquisa afiliado, o Center for Regenerative Nanomedicine. Ele tem compromissos na Escola de Engenharia McCormick, Faculdade de Artes e Ciências Weinberg e Escola de Medicina Feinberg.

De acordo com o National Spinal Cord Injury Statistical Center, cerca de 300.000 pessoas vivem atualmente com uma lesão na medula espinhal nos Estados Unidos. A vida para esses pacientes pode ser extraordinariamente difa­cil. Menos de 3% das pessoas com lesão completa recuperam as funções físicas ba¡sicas. E aproximadamente 30% são re-hospitalizados pelo menos uma vez durante um determinado ano após a lesão inicial, custando milhões de da³lares em custos manãdios de cuidados de saúde vitala­cios por paciente. A expectativa de vida para pessoas com lesões na medula espinhal ésignificativamente menor do que para pessoas sem lesões na medula espinhal e não melhorou desde os anos 1980.

"Atualmente, não háterapaªutica que desencadeie a regeneração da medula espinhal", disse Stupp, especialista em medicina regenerativa. "Eu queria fazer a diferença nos resultados da lesão da medula espinhal e enfrentar esse problema, dado o tremendo impacto que isso poderia ter na vida dos pacientes. Além disso, uma nova ciência para tratar a lesão da medula espinhal poderia ter impacto nas estratanãgias para doenças neurodegenerativas e derrame. "

O segredo por trás da nova descoberta terapaªutica de Stupp éajustar o movimento das molanãculas, para que elas possam encontrar e engajar adequadamente os receptores celulares em constante movimento . Injetada como um la­quido, a terapia imediatamente se transforma em uma complexa rede de nanofibras que imitam a matriz extracelular da medula espinhal. Ao combinar a estrutura da matriz, imitando o movimento de moléculas biológicas e incorporando sinais para receptores, os materiais sintanãticos são capazes de se comunicar com as células.

"Receptores em neura´nios e outras células se movem constantemente", disse Stupp. "A principal inovação em nossa pesquisa, que nunca foi feita antes, écontrolar o movimento coletivo de mais de 100.000 moléculas dentro de nossas nanofibras. Fazendo as moléculas se moverem, 'dançarem' ou atémesmo pularem temporariamente para fora dessas estruturas, conhecidas como polímeros supramoleculares, eles são capazes de se conectar de forma mais eficaz com os receptores. "

Stupp e sua equipe descobriram que o ajuste fino do movimento das moléculas dentro da rede de nanofibras para torna¡-las mais a¡geis resultou em maior eficácia terapaªutica em ratos paralisados. Eles também confirmaram que as formulações de sua terapia com movimento molecular aprimorado tiveram melhor desempenho durante os testes in vitro com células humanas, indicando aumento da bioatividade e da sinalização celular.

"Dado que as próprias células e seus receptores estãoem movimento constante, vocêpode imaginar que as moléculas que se movem mais rapidamente encontrariam esses receptores com mais frequência", disse Stupp. "Se as moléculas são lentas e não tão 'sociais', elas podem nunca entrar em contato com as células."

Uma vez conectadas aos receptores, as moléculas em movimento disparam dois sinais em cascata, ambos cra­ticos para o reparo da medula espinhal. Um sinal faz com que as longas caudas dos neura´nios da medula espinhal, chamadas axa´nios, se regenerem. Semelhante aos cabos elanãtricos, os axa´nios enviam sinais entre o cérebro e o resto do corpo. Cortar ou danificar axa´nios pode resultar na perda de sensibilidade no corpo ou mesmo na paralisia. A reparação de axa´nios, por outro lado, aumenta a comunicação entre o corpo e o cérebro.

O segundo sinal ajuda os neura´nios a sobreviverem após a lesão porque faz com que outros tipos de células proliferem, promovendo o recrescimento de vasos sangua­neos perdidos que alimentam os neura´nios e células essenciais para o reparo de tecidos. A terapia também induz a reconstrução da mielina em torno dos axa´nios e reduz a cicatriz glial, que atua como uma barreira física que impede a cura da medula espinhal.

"Os sinais usados ​​no estudo imitam as protea­nas naturais necessa¡rias para induzir as respostas biológicas desejadas. No entanto, as protea­nas tem meia-vida extremamente curta e são caras de produzir", disse Zaida alvarez, a primeira autora do estudo e ex-professora assistente de pesquisa no laboratório de Stupp. "Nossos sinais sintanãticos são pepta­deos curtos e modificados que - quando ligados aos milhares - sobrevivera£o por semanas para fornecer bioatividade. O resultado final éuma terapia que émenos cara de produzir e dura muito mais tempo."

Embora a nova terapia possa ser usada para prevenir paralisia após traumas graves (acidentes automobila­sticos, quedas, acidentes esportivos e ferimentos por arma de fogo), bem como de doena§as, Stupp acredita que a descoberta subjacente - que o "movimento supramolecular" éum fator-chave na bioatividade - pode ser aplicado a outras terapias e alvos.

"Os tecidos do sistema nervoso central que regeneramos com sucesso na medula espinhal lesada são semelhantes aos do cérebro afetados por derrame e doenças neurodegenerativas, como ALS, doença de Parkinson e doença de Alzheimer", disse Stupp. "Além disso, nossa descoberta fundamental sobre como controlar o movimento de conjuntos moleculares para melhorar a sinalização celular pode ser aplicada universalmente em alvos biomédicos."