Lem Otak Membantu Perbaiki Sirkuit di TBI Yang Parah

Dengan biaya $ 38 miliar setahun, diperkirakan 5,3 juta orang hidup dengan cacat permanen terkait dengan cedera otak traumatis di Amerika Serikat saat ini, menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit. Korban fisik, mental, dan finansial dari TBI bisa sangat besar, tetapi penelitian baru dari University of Georgia menjanjikan.

Dalam sebuah studi baru, para peneliti di UGA's Regenerative Biosciences Center telah mendemonstrasikan manfaat jangka panjang dari hidrogel, yang mereka sebut "lem otak," untuk pengobatan cedera otak traumatis. Studi baru memberikan bukti bahwa gel tidak hanya melindungi dari hilangnya jaringan otak setelah cedera parah, tetapi juga dapat membantu perbaikan saraf fungsional.

Kerusakan otak setelah TBI yang signifikan biasanya mengakibatkan kehilangan jaringan yang luas dan kecacatan jangka panjang. Saat ini tidak ada perawatan klinis untuk mencegah kerusakan kognitif atau kehilangan jaringan yang diakibatkannya.

Dilaporkan pada 5 Maret di Sciences Advances , temuan baru ini adalah yang pertama memberikan bukti visual dan fungsional dari perbaikan sirkuit saraf otak yang terlibat dalam gerakan jangkauan-untuk-menangkap pada hewan yang diimplan dengan lem otak setelah TBI parah.

"Pekerjaan kami memberikan pandangan holistik tentang apa yang terjadi dalam pemulihan kawasan yang rusak sementara hewan tersebut menyelesaikan tugas jangkauan dan genggaman tertentu," kata ketua penyelidik Lohitash Karumbaiah, seorang profesor di Fakultas Pertanian Universitas Georgia. dan Ilmu Lingkungan.

Dibuat oleh Karumbaiah pada tahun 2017, lem otak dirancang untuk meniru struktur dan fungsi jalinan gula yang menopang sel-sel otak. Gel mengandung struktur kunci yang mengikat faktor pertumbuhan fibroblast dasar dan faktor neurotropik yang diturunkan dari otak, dua faktor protein pelindung yang dapat meningkatkan kelangsungan hidup dan pertumbuhan kembali sel-sel otak setelah TBI parah.

Dalam studi jangka pendek sebelumnya, Karumbaiah dan timnya menunjukkan bahwa lem otak secara signifikan melindungi jaringan otak dari kerusakan parah TBI. Dalam penelitian baru ini, untuk memanfaatkan kapasitas pelindung saraf aslinya, mereka lebih lanjut merekayasa permukaan pengiriman faktor pelindung untuk membantu mempercepat regenerasi dan aktivitas fungsional sel-sel otak. Setelah 10 minggu, hasilnya terlihat jelas.

“Subjek hewan yang ditanamkan lem otak ternyata menunjukkan perbaikan jaringan otak yang rusak parah,” kata Karumbaiah. "Hewan-hewan tersebut juga memperoleh waktu pemulihan yang lebih cepat dibandingkan dengan subjek tanpa bahan-bahan ini."

Untuk mengukur keefektifan lem, tim menggunakan metode pembersihan jaringan untuk membuat jaringan otak transparan secara optik, yang memungkinkan mereka menangkap respons langsung sel secara visual di sirkuit jangkauan-ke-pegang menggunakan teknik pencitraan 3D.

"Berkat metode pembersihan jaringan, kami dapat memperoleh gambaran yang lebih dalam tentang sirkuit kompleks dan pemulihan yang didukung oleh lem otak," kata Karumbaiah. "Dengan menggunakan metode ini bersama dengan rekaman elektrofisiologi konvensional, kami dapat memvalidasi bahwa lem otak mendukung regenerasi neuron fungsional di rongga lesi."

Karumbaiah mencontohkan, sirkuit RTG secara evolusioner serupa pada tikus dan manusia. "Modulasi sirkuit ini pada tikus bisa membantu mempercepat penerjemahan klinis lem otak untuk manusia," katanya.

Dengan dukungan dari Inovasi Gateway UGA, Karumbaiah telah mengajukan hak paten pada lem otak. Dia juga bermitra dengan Parastoo Azadi, direktur teknis layanan analitik di UGA Complex Carbohydrate Research Center, dan GlycoMIP, Platform Inovasi Material yang didanai oleh National Science Foundation, yang didanai oleh National Science Foundation, dibuat untuk memajukan bidang glycomaterial melalui penelitian dan pendidikan.

“Melakukan studi perilaku, kerja hewan, dan kerja molekuler terkadang membutuhkan sebuah desa,” kata Karumbaiah. "Penelitian ini melibatkan seluruh bagian RBC mahasiswa sarjana dan pascasarjana, serta anggota fakultas dari UGA dan Duke University."

Upaya penelitian kolaboratif memberikan lima mahasiswa UGA RBC kesempatan belajar dan menerbitkan makalah pertama mereka. Ini adalah publikasi pertama untuk Rameen Forghani, seorang calon MD-Ph.D. sarjana yang bekerja di lab Karumbaiah.

Forghani mengatakan tim sarjana "belajar bagaimana berkolaborasi dalam proyek ini" dan tentang dampak memindahkan penelitian laboratorium pada pasien yang membutuhkan perawatan.

"Rekan saya dan saya diberdayakan untuk mengambil kepemilikan atas sebagian dari proyek dan melihatnya melalui tahap perencanaan analisis data hingga penulisan dan diterbitkan," kata Forghani. "Sebagai ilmuwan-dokter karir awal yang bercita-cita tinggi, mengerjakan proyek yang memiliki dampak translasi dan secara langsung menangani masalah klinis yang sangat relevan sangat menarik bagi saya."

Charles Latchoumane, ilmuwan peneliti di lab Karumbaiah dan penulis pertama studi tersebut, membagi waktunya antara UGA dan Lausanne, Swiss, di mana ia bekerja di NeurRestore, sebuah pusat penelitian yang bertujuan memulihkan fungsi neurologis yang hilang untuk orang yang menderita penyakit Parkinson atau neurologis. gangguan setelah cedera kepala atau stroke.

"Studi ini telah berlangsung empat hingga lima tahun," kata Latchoumane. "Penelitian kolaboratif kami dengan susah payah didokumentasikan sehingga, setelah Anda membacanya, Anda harus yakin ada harapan baru bagi korban parah cedera otak."

Pekerjaan ini didukung oleh hibah untuk Karumbaiah dari National Institutes of Health (RO1NS099596, R24GM137782), program hibah benih Pusat Teknik dan Pengobatan Regeneratif, dan hibah pengembangan teknologi Penelitian dan Pelatihan Rehabilitasi Regeneratif. [Sciencedaily, wapseru.biz]