Hjerneplastre

Over en million, der overlever slagtilfælde i USA, har betydelige handicap selv efter rehabilitering - og dette tal forventes at stige i takt med, at babyboom-generationen bliver ældre.

Men der er håb om, at tabte evner en dag kan genoprettes, takket være et samarbejde mellem professor i kemi og biomedicinsk ingeniørvidenskab Robert Langer, ScD '74, og neurovidenskabsprofessor Mriganka Sur. Holdet, som er finansieret som en del af $60 millioner MIT-DuPont Alliance, har gjort betydelige fremskridt i retning af at skabe implantater til at erstatte slagtilfælde-beskadigede områder af hjernen.

Målet er at gøre tingene, som de var i begyndelsen [før slagtilfældet], siger Langer. For at erstatte de beskadigede områder har holdet til hensigt at dyrke hjernecellenetværk på et stillads, som de vil kirurgisk implantere i den berørte region. Lægemidler indlejret i stilladset vil tilskynde cellerne til at vokse, skabe forbindelser med de oprindelige celler i nærheden, og, håber forskerne, genoprette tabte evner til slagtilfældepatienten.

Forskere har hidtil demonstreret evnen til at lokke nerveceller til at danne netværk in vitro. Før hjernecellerne kan implanteres, skal de dog være forberedte på deres nye roller, på samme måde som gymnasieelever skal lære calculus, hvis de håber at få succes med et MIT-ingeniørkursus, siger Nathan Wilson, der er projektsamarbejder og en postdoc i hjerne- og kognitionsvidenskab, der arbejder med Sur. Celler, der er beregnet til at erstatte syns-bearbejdningsområder i hjernen, skal for eksempel trænes med signaler, der ligner dem, der sendes af øjnene. Som et vigtigt skridt i forskningen viste Wilson, at celler, der dyrkes i en skål og udsættes for elektriske impulser, der nogenlunde svarer til dem fra øjnene, vil reagere på disse signaler ved at danne netværk.

I et andet vigtigt skridt har Paul George, en kandidatstuderende i Langers laboratorium, demonstreret, at en elektrisk ledende plastik, som holdet håber at bruge som en
stilladset er biokompatibelt. Da det blev implanteret i seks uger i levende rotter, voksede neuroner rundt om og endda gennem det via huller i materialet.
Sur siger, at et neuralt implantat, der indeholder netværksceller til slagtilfældepatienter, sandsynligvis er 20 år væk fra færdiggørelsen, da forskerne stadig skal lære, hvordan man bedst fremstiller stilladserne, at parre dem med lægemidler, der fremmer nervevækst, og at træne neuronerne. Måske vigtigst, de skal finde celler, hjernen ikke vil afvise. Dette kan betyde, at man ændrer stamceller eller ændrer en persons egne modne celler, så de vokser som unge neuroner.

Mellempræstationer kan dog være meget tættere på. Processen med at lære at lave et implantat - hvilket Sur siger er som at lave et stykke af hjernen i en skål - bør føre til mange grundlæggende videnskabelige gennembrud om den måde, hjerner fungerer og reparerer sig selv på. For eksempel kan elektrodegitteret, der bruges til at træne cellenetværkene, også bruges til at læse de signaler, der sendes gennem netværkene, efterhånden som de dannes, og afsløre, hvilke forbindelser der bliver lavet, siger Wilson.

Arbejdet kan føre til andre nye behandlingsformer. For eksempel kan den ledende plast fungere som en elektrisk splejsning, der bygger bro mellem huller forårsaget af rygmarvsskade. Det kan også være fyldt med lægemidler og implanteret for at tilskynde neuroner omkring en skade til at omkoble sig selv mere omfattende, hvilket fremmer slagtilfælde. Sådanne fremskridt ville gå langt i retning af at forbedre folks liv, efterhånden som forskerne rykker tættere på deres endelige mål. – Af Kevin Bullis, SM '05

skjule