La bioelettronica dona speranza per le lesioni al midollo spinale
Gli scaffold bioelettrici sono impianti progettati per favorire il ripristino tessutale. Essi presentano un enorme potenziale per riparare i sistemi nervosi danneggiati, in parte perché gli stimoli chimici ed elettrici che forniscono potrebbero agevolare la rigenerazione cellulare e stimolare l’attività neuronale, contribuendo al recupero. Ciò potrebbe trasformare le vite di coloro che hanno subito lesioni cerebrali o del midollo spinale, ritrovandosi con una qualità di vita gravemente limitata. «Una sfida, tuttavia, è rappresentata dal fatto che gli impianti cerebrali o nel midollo spinale rischiano di infliggere ulteriori lesioni neurali, provocando infiammazione e una compromissione delle funzioni», afferma Jorge Collazos-Castro, coordinatore del progetto Neurofibres e ricercatore principale del laboratorio di Ripristino neurale e biomateriali presso l’Ospedale nazionale per paraplegici in Spagna. «Inoltre, la struttura del sistema nervoso umano e la patologia delle lesioni neurologiche sono estremamente complesse. Tali problemi sono stati spesso etichettati come insormontabili.»
Ripristinare le lesioni spinali
Collazos-Castro ha dedicato la sua carriera medica al progresso nel campo del ripristino neurale. «Da quando ho concluso il dottorato, mi è stato chiaro che i farmaci e i trapianti cellulari da soli sono insufficienti per ripristinare la funzionalità neurale», spiega il ricercatore. «Mi sono reso conto dell’esigenza di intervenire ulteriormente sul sito della lesione, tramite un impianto che organizza il tessuto e agevola la crescita delle cellule neurali. Ad esempio, la conducibilità elettrica di alcune microfibre potrebbe riuscire a guidare le cellule neurali, fornendo stimoli chimici ed elettrici.» Il progetto Neurofibres si è basato sul lavoro precedente di Collazos-Castro in questo campo. Nel 2016 ha infatti dimostrato le modalità con cui le microfibre impiantate possono orientare la migrazione cellulare riducendo al minimo le lesioni aggiuntive. Tuttavia, la risposta rigenerativa era limitata e l’elettrostimolazione ancora impossibile. Questo progetto è stato dunque improntato al superamento di tali problemi. «Il nostro primo obiettivo era garantire che l’impianto fosse sicuro», osserva Collazos-Castro. «Quindi abbiamo cercato di trovare modi per aumentare la rigenerazione neurale tramite il sito di lesione.» È stato sviluppato uno scaffold impiantabile conduttore composto da microfibre con proteine modificate. Un altro obiettivo era sviluppare le molecole di Affibody (piccole molecole con un’elevata affinità verso uno specifico obiettivo proteico) per aumentare la funzionalità.
Ricostruzione tessutale ingegnerizzata
Le microfibre in carbonio migliorate, le molecole di Affibody, gli elettrodi e gli scaffold e interconnessi sono stati tutti ampiamente testati in modelli animali. «Abbiamo dimostrato che questi scaffold interconnessi elettricamente sono adatti per l’impianto nei siti di lesione, oltre a essere sicuri da un punto di vista biologico», aggiunge Collazos-Castro. Nonostante siano state rilevate alcune risposte cellulari positive, Collazos-Castro osserva che non è stata ancora raggiunta una ripresa funzionale nei casi di lesioni al midollo spinale. Il team sta analizzando ulteriori strategie, tra cui la combinazione di impianti elettroattivi e farmaci. «Siamo sicuri che questo approccio combinato riuscirà a ripristinare le funzioni neurologiche», osserva Collazos-Castro. «I nostri risultati consentiranno l’integrazione di dispositivi elettronici esistenti per agevolare la ripresa funzionale a seguito di lesioni al midollo spinale, oltre a favorire la nascita di approcci analoghi per progettare la ricostruzione tessutale in altre parti del corpo.» Attualmente, il team del progetto sta lavorando sulla definizione dei problemi che dovranno essere ottimizzati per progredire verso le applicazioni cliniche. «Nei prossimi cinque anni, ci attendiamo di avviare le verifiche della sicurezza del dispositivo negli esseri umani, dopo averlo riconfigurato per l’uso umano e aver raggiunto la conformità ai regolamenti pertinenti nell’ambito degli impianti biomedici elettroattivi», dichiara Collazos-Castro. «Questa sarà un’impresa costosa ma altamente gratificante nel lungo periodo. Stiamo cercando collaboratori e investitori del settore industriale per trasformare le applicazioni cliniche di questa tecnologia in realtà.»
Parole chiave
Neurofibres, microfibre, scaffold, impianti, neurale, cervello, spinale, bioelettrico
