قام مهندسو الطب الحيوي في جامعة ديوك بابتكار مادة حيوية قابلة للحقن قد تساعد الدماغ بالفعل على التعافي بعد السكتة الدماغية الإقفارية. في تجارب على الفئران، تحول هذا الهلام إلى مركز شفاء مريح في التجويف الذي خلفته أنسجة الدماغ الميتة، حيث جذب خلايا المناعة الذاتية للجسم، وأنبت أوعية دموية جديدة، وعدّل الأنسجة العصبية، ومنح القوارض مهارات حركية أفضل. نُشرت النتائج في مجلة Cell Biomaterials.

إليكم الأمر بشأن السكتات الدماغية: يصاب ملايين الأشخاص بسكتات دماغية إقفارية كل عام، حيث تسد جلطة دموية تدفق الدم إلى جزء من الدماغ. يمكن للعلاجات الطارئة مثل الأدوية المذيبة للجلطات أو الإزالة الجسدية للجلطة أن تنقذ الأنسجة القابلة للحياة، ولكن بمجرد موت أنسجة الدماغ، فإنها تختفي. يمكن أن تترك السكتات الدماغية الشديدة فجوة كبيرة حيث كان الدماغ، ولا يمكن لإعادة التأهيل سوى فعل الكثير - فهي تساعد الدوائر الباقية على التكيف لكنها لا تعيد بناء المنطقة المفقودة.

"بمجرد فقدان أنسجة الدماغ، لم يعد استعادة تدفق الدم كافياً"، قالت تاتيانا سيغورا، أستاذة الهندسة الطبية الحيوية البارزة في جامعة ديوك. "هدفنا هو هندسة المساحة المصابة بحيث يمكن لعمليات الإصلاح المناعية والأوعية الدموية والعصبية أن تبدأ في العمل معًا."

ابتكر الفريق بيئة داخل تجويف السكتة الدماغية تدعم أنواعًا متعددة من الإصلاح في وقت واحد. استخدموا MAPS - السقالات الدقيقة المسامية الملدنة - وهي جزيئات هيدروجيل دقيقة تتجمع في بنية مسامية، مما يوفر إطارًا للخلايا لإعادة بناء الأنسجة العصبية. لكنهم لم يتوقفوا عند هذا الحد. أرادوا أيضًا تسخير جهاز المناعة، مع التركيز على الخلايا النجمية، تلك الخلايا على شكل نجمة التي تستجيب بسرعة لإصابة الدماغ. تطلق الخلايا النجمية حويصلات خارج الخلية (EVs) - حزم صغيرة من البروتينات والدهون والمواد الوراثية التي تؤثر على الخلايا الأخرى.

بدلاً من مجرد حقن الحويصلات خارج الخلية في المنطقة المتضررة، قام العلماء بربطها كيميائيًا بجزيئات الهيدروجيل الدقيقة. هذا أبقى الإشارات مركزة داخل السقالة، مما أعطى الخلايا القادمة فرصة أفضل للاصطدام بها. "نحن لا نضع مادة في الدماغ فحسب"، قالت سيغورا. "نحن نهندس بيئة محلية يمكنها تنسيق عدة أجزاء من استجابة الإصلاح."

برزت مجموعة إشارات واحدة: IL-4 و C1q، والتي جذبت خلايا مناعية مفيدة مثل البلاعم ومجموعة مستمرة بشكل مدهش من العدلات. عادة ما تكون العدلات هي الأشرار في التهاب السكتة الدماغية المبكر، لكن النتائج تشير إلى أن دورها أكثر دقة. في وقت لاحق، مع الإشارات الصحيحة، قد تدعم الإصلاح بالفعل. عندما استنزف الباحثون هذه العدلات، انخفض تكوين الأوعية الدموية بشكل حاد ولم يتم إعادة تشكيل السقالة كثيرًا - دليل على أن هذه الخلايا مهمة.

"هذه النتيجة تغير طريقة تفكيرنا في العدلات بعد السكتة الدماغية"، قال شانغجينغ شين، العالم الرئيسي وزملة ما بعد الدكتوراه في مختبر سيغورا. "يبدو أن دورها يعتمد على وقت وصولها، ومكان وجودها، والإشارات التي تتلقاها من محيطها. دراستنا توضح استراتيجية هندسية محتملة لتجنيد هذه الخلايا والاحتفاظ بها في الوقت المناسب."

مع تحرك الخلايا المناعية، تشكلت أوعية دموية جديدة في جميع أنحاء التجويف، وزادت الألياف المحورية - كابلات الاتصال في الدماغ - داخل وحول المنطقة المصابة. كما تحسنت الفئران في اختبار المشي على الشبكة (قياس أخطاء الأطراف الأمامية)، وبحلول الأسبوع الثامن، كانت لا يمكن تمييزها إحصائيًا عن المجموعة الضابطة السليمة. استمر التحسن لبقية الدراسة.

كما جرب الفريق الحويصلات خارج الخلية بدون السقالة، لكنها فشلت في إنتاج إصلاح مماثل للأوعية الدموية. لذا فإن المادة الحيوية ليست مجرد ناقل للتوصيل - بل إن بنيتها المسامية وقدرتها على الحفاظ على تركيز الإشارات أمران حاسمان.

بالطبع، كل هذا لا يزال في مرحلة ما قبل السريرية. تم اختبار العلاج فقط على الفئران، مع الحقن المباشر في الدماغ. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتقييم السلامة، وفهم أدوار الخلايا المناعية، ومعرفة ما إذا كان يعمل في نماذج أكبر أقرب إلى السكتة الدماغية البشرية. أيضًا، تأتي الحويصلات خارج الخلية حاليًا من الخلايا النجمية للفئران؛