Minnesotan yliopiston tutkijat Twin Citiesissä esittelivät menetelmän, jossa yhdistyvät 3D-tulostustekniikka, kantasolubiologia ja kudosten viljely laboratorio-olosuhteissa selkäytimen uudistamiseksi vakavien vammojen jälkeen. Työ on vielä kaukana kliinisestä sovelluksesta, mutta jo nyt se osoittaa, että tulevaisuudessa tällainen lähestymistapa voi auttaa palauttamaan halvaantuneiden potilaiden motorisen aktiivisuuden.

Kansallisen selkäydinvammatilastokeskuksen mukaan yli 300 000 ihmistä Yhdysvalloissa elää tällaisilla vammoilla. Repeytykset tai vakavat vammat johtavat solujen kuolemaan ja hermokuitujen välisten yhteyksien katkeamiseen. Nykyaikaiset hoitomenetelmät voivat lievittää oireita ja estää komplikaatioita, mutta ne eivät poista pääongelmaa: hermopiirejä ei voida palauttaa, ja halvaus on pysyvä.

Tiimi asetti tavoitteekseen muuttaa tilannetta miniselkäytimen avulla.

Tutkijat loivat erityisen rakenteen, joka on tulostettu 3D-tulostimella. Sen sisällä on muodostettu mikrokanavia, jotka on täytetty selkäydinneuronien esiasteilla (sNPC), jotka on saatu aikuisen ihmisen kantasoluista. Nämä solut kykenevät jakautumaan ja muuttumaan erilaisiksi hermostoelementeiksi.

Gobum Khanin, artikkelin ensimmäisen kirjoittajan ja entisen Minnesotan yliopiston postdoc-tutkijan, joka nykyään työskentelee Intelillä, mukaan 3D-tulostimella tulostetut kanavat mahdollistavat solujen kasvun ohjaamisen asettamalla halutun suunnan kuitujen muodostumiselle. Tällainen lähestymistapa luo eräänlaisen relejärjestelmän, joka implantoituna selkäytimeen ohittaa vaurioituneen alueen.

Eläinkokeet ovat vahvistaneet menetelmän toimivuuden.

Tutkijat implantoivat tällaisia rakenteita rotille, joiden selkäydin oli täysin katkaistu. Vähitellen esiasteet muuttuivat kypsiksi neuroneiksi, jotka ulottivat versonsa molempiin suuntiin – päähän ja häntään – ja yhdistivät itsensä isännän säilyneeseen kudokseen. Uudet solut eivät vain juurtuneet, vaan integroituivat harmonisesti olemassa oleviin hermosolujen verkostoihin, vahvistivat yhteyksiä ja palauttivat signaalin siirron. Tuloksena eläimillä havaittiin merkittävä parannus motorisissa toiminnoissa, mikä vahvisti suoraan lähestymistavan tehokkuuden.

Ann Parr, neurokirurgian professori Minnesotan yliopistossa, totesi, että regeneratiivinen lääketiede avaa uuden aikakauden selkäydinvammojen tutkimuksessa. Hänen mukaansa tiimi tutkii innokkaasti niin sanotun ”miniselkäytimen” kliinistä potentiaalia.

Vaikka työ on vielä alkuvaiheessa, sen tulokset osoittavat suunnan, johon tulevat hoitomenetelmät voivat kehittyä.

Tutkijat aikovat laajentaa luurankojen tuotantoa, parantaa tekniikkaa ja valmistella sitä kliinisiin kokeisiin ihmisillä. Hankkeessa on mukana asiantuntijoita eri aloilta: Hanin ja Parrin lisäksi Hyeongjun Kim ja Michael McElpine koneenrakennuksen laitokselta, Nicolas Lavois, Nandadevi Patil ja Olivia Korenfeld neurokirurgian laitokselta, Manuel Esguerra neurobiologian laitokselta ja Dehe Chung Virginian yhteisöyliopistosta, joka edustaa fysiikan alaa.

Tutkimusta rahoittivat Yhdysvaltain kansalliset terveyslaitokset, Minnesotan selkäydin- ja aivovammatutkimusohjelma sekä Selkäydinsäätiö.

Tutkijoiden työ on tärkeä askel kohti pitkän aikavälin tavoitetta: potilaiden liikuntakyvyn ja itsenäisyyden palauttamista. Vaikka täydelliseen paranemiseen on vielä pitkä matka, on jo nyt selvää, että additiivisten teknologioiden, kantasolujen ja regeneratiivisen lääketieteen yhdistelmä voi tarjota täysin uuden lähestymistavan vakavien vammojen hoitoon.