ستعيد الغرسة الجديدة "biohybrid" وظيفة الأطراف المشلولة
"يمكن أن تحدث هذه الواجهة ثورة في الطريقة التي نتفاعل بها مع التكنولوجيا."
ابتكر باحثون من جامعة كامبريدج نوعًا جديدًا من الغرسات العصبية التي يمكنها استعادة وظيفة الأطراف في الأطراف المشلولة.
يعمل الجهاز المطور بالتزامن بين الدماغ والأطراف المشلولة - فهو يجمع بين الإلكترونيات المرنة والخلايا الجذعية البشرية من أجل "الاندماج بشكل أفضل" مع وظيفة العصب والأطراف ، وفقًا لبيان صحفي.
كانت هناك محاولات سابقة لاستخدام الغرسات العصبية لاستعادة وظيفة الأطراف ، لكنها فشلت في الغالب. وذلك لأن النسيج الندبي يمكن أن يغلف الأقطاب الكهربائية بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى تعطيل الاتصال بين الجهاز والعصب.
تم زرع جهاز Cambridge biohybrid في ذراع الفئران المشلولة
قال الدكتور داميانو بارون من قسم علوم الأعصاب الإكلينيكية في كامبريدج ، والذي شارك في قيادة وقال البحث في بيان "التحدي في دمج الأطراف الاصطناعية ، أو استعادة وظيفة الذراعين أو الساقين ، هو استخراج المعلومات من العصب وإيصالها إلى الطرف لاستعادة هذه الوظيفة".
قام الباحثون بدمج العلاج الخلوي والإلكترونيات الحيوية في جهاز واحد ، مما أدى إلى تحسين الوظائف والحساسية.
في هذه الحالة ، حاصروا طبقة من الخلايا العضلية التي تمت إعادة برمجتها من الخلايا الجذعية بين الأقطاب الكهربائية والأنسجة الحية. أدى ذلك إلى تكامل الجهاز مع جسم المضيف ، مما يمنع تكوين النسيج الندبي. في ذلك الوقت ، نجت الخلايا على القطب لمدة 28 يومًا - وهي مدة التجربة.
أولاً ، صمم الباحثون جهازًا إلكترونيًا مرنًا متوافقًا حيوياً ورفيعًا بدرجة كافية ليتم ربطه بنهاية العصب. وفقًا للإفراج ، تم بعد ذلك وضع طبقة من الخلايا الجذعية ، أعيد برمجتها في خلايا عضلية ، على القطب.
وتجدر الإشارة إلى أن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام مثل هذا النوع من الخلايا الجذعية (الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات) في كائن حي بهذه الطريقة.
قال بارون: "تمنحنا هذه الخلايا درجة هائلة من السيطرة". "يمكننا أن نقول لهم كيف يتصرفون ونتحقق منهم طوال التجربة. من خلال وضع الخلايا بين الأجهزة الإلكترونية والجسم الحي ، لا يرى الجسم الأقطاب الكهربائية ؛ إنه يرى الخلايا فقط ، لذلك لا يتشكل النسيج الندبي . "
نهج جديد للغرسات العصبية
تم زرع جهاز Cambridge biohybrid في الساعد المشلول للفئران. قبل الزرع ، تم بالفعل تحويل هذه الخلايا الجذعية إلى خلايا عضلية. تتكامل بسهولة مع الأعصاب الموجودة في ساعد الجرذ.
لم يكن لدى الفئران حركة في ساعديها ، لكن الجهاز التقط الإشارات من الدماغ التي تتحكم في الحركة. سيساعد الجهاز في استعادة الوظيفة بمجرد توصيله ببقية العصب أو الطرف الاصطناعي.
للجهاز مزايا عديدة. من الأسهل الدمج وضمان الاستقرار على المدى الطويل ، ولكنه أيضًا صغير بما يكفي بحيث لا يتطلب الزرع سوى جراحة ثقب المفتاح. يمكن أيضًا استخدام الجهاز للتحكم في الأطراف الصناعية.
"هذه الواجهة يمكن أن تحدث ثورة في الطريقة التي نتفاعل بها مع التكنولوجيا" ، هذا ما قاله المؤلف المشارك الأول إيمي روتشفورد من قسم الهندسة. "من خلال الجمع بين الخلايا البشرية الحية والمواد الإلكترونية الحيوية ، أنشأنا نظامًا يمكنه التواصل مع الدماغ بطريقة أكثر طبيعية وبديهية ، وفتح إمكانيات جديدة للأطراف الصناعية ، وواجهات بين الدماغ والآلة ، وحتى تعزيز القدرات المعرفية."
يعمل الفريق على تحسين الأجهزة وقد قدم طلب براءة اختراع لهذه التقنية.
تم نشر النتائج في مجلة Science Advances .
ملخص الدراسة:
يعد تطوير الواجهات العصبية ذات التوافق الحيوي الفائق وتكامل الأنسجة المحسن أمرًا حيويًا لعلاج واستعادة الوظائف العصبية في الجهاز العصبي. العامل الحاسم هو زيادة دقة تعيين المدخلات العصبية على الغرسات. لهذا الغرض ، قمنا بتطوير فئة جديدة من الواجهة العصبية تضم الخلايا العضلية المستحثة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات (iPSC) كأهداف بيولوجية لمدخلات الأعصاب الطرفية التي يتم تطعيمها على مصفوفات إلكترود مرنة. نظهر البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل والتكامل الوظيفي لجهاز biohybrid يحمل خلايا بشرية مشتقة من iPSC مع حزمة عصب الساعد للفئران التي تتحرك بحرية ، بعد 4 أسابيع من الانغراس. من خلال تحسين واجهة الأنسجة والإلكترونيات بطبقة خلوية وسيطة ،
