Sujet: Échafaudages de nanostructures pour la réparation des lésions chroniques

[TDelrieu]

Dans la démarche d'implanter des matériaux dans la lésion, oui. Mais là, la technique est beaucoup plus sophistiquée. Cela ne veut pas dire plus efficace... 

[michel]

Cela resemble au neurogel, ou je me trompe?

[TDelrieu]

2 Février 2011


Des échafaudages de nanostructures offrent une voie prometteuse à la réparation des lésions de la moelle épinière


(Nanowerk Spotlight) Les lésions de la moelle épinière chez les humains demeurent une affection dévastatrice et incurable. Cette pathologie traumatique altère les mouvements des patients en interrompant leurs voies sensori-motrices. On estime qu'il y a environ 2,5 millions de personnes dans le monde entier avec une lésion de la moelle épinière et plus de 130.000 personnes chaque année survivent à un tel traumatisme et passent le reste de leur vie dans un fauteuil roulant.


Des progrès rapides dans l'ingénierie tissulaire conduisent à des échafaudages tubulaires de micro et nanofibres flexibles pour la régénération des cellules nerveuses, pourraient conduire à des thérapies prometteuses pour les lésions de la moelle épinière.


Des chercheurs en Italie, dirigés par Angelo Vescovi et Fabrizio Gelain, du CNTE au Niguarda Ca'Granda Hospital, University of Milan-Bicocca et IRCCS Casa Sollievo della Sofferenza, en collaboration avec l'Institute for Soldier Nanotechnologies au MIT, ont maintenant mis en évidence la réparation d'un cordon chronique épinière lésée en remplaçant le kyste rempli de liquide dans ces lésions avec une neuroprothèse propice à la reconstruction et à la régénération axonale.


«Nous avons réussi, pour la première fois, à obtenir une régénération du tissu nerveux d’une lésion médullaire chronique à l'aide d'un échafaudage de nanostructures composites sans aucune cellule », raconte Gelain Nanowerk. « Là où habituellement dans la moelle épinière lésée il y a du tissu cicatriciel ou un kyste rempli de liquide, le tissu nerveux a régénéré et a suivi la direction donnée par nos canaux de guidage. Les résultats histologiques ont été également confirmés par la récupération fonctionnelle significative des animaux traités."


L'équipe a publié ses conclusions dans un récent numéro de ACS Nano, montrant que la nanotechnologie doit maintenant être considérée comme une nouvelle stratégie en plus des approches prometteuses déjà connues pour les lésions de la moelle épinière (thérapie cellulaire, réadaptation, etc).


«En eux-mêmes, les échafaudages de nanostructures ne résoudront probablement pas le problème de la régénération des lésions chroniques et aiguës de la moelle épinière», explique Gelain. "Toutefois, ils deviendront une composante nécessaire d'une thérapie efficace multidisciplinaire dans un proche avenir."


Les lésions de la moelle épinière chez l'homme impliquent la destruction définitive du tissu nerveux. Dans les régions touchées, les substrats qui apportaient un soutien physique tridimensionnel pour la régénération axonale ainsi que l’organisation cytoarchitecturale requise pour la repousse nerveuse ont disparu définitivement. Ces trous dans le tissu de la moelle épinière représentent un obstacle insurmontable pour la régénération axonale.


Gelain souligne que le problème le plus pressant dans les lésions chroniques de la moelle épinière est d’assurer un niveau approprié de reconstruction anatomique, histologique et cellulaire à l'emplacement de la lésion. "Ainsi, le tissu cicatriciel et les kystes creux devraient être remplacés par de nouveaux tissus nerveux, permissif pour la repousse axonale et le « pontage » de la lésion."


À cette fin, l'équipe italienne a créé un composite d’échafaudages de nanostructures synthétiques, constitués de peptides auto-assemblage injectés dans des chaînes polymères d'orientation nanostructurées, remplies de médicaments pro-régénératifs. Ils ont ensuite implanté ces canaux d'orientation dans les kystes (cavités) de la moelle épinière lésée de rats.



Échafaudage composite nanostructuré en canaux d'orientation. (Image: Fabrizio Gelain; American Chemical Society)


(…) «Quand les neuro-prothèses sont implantées dans la moelle épinière de rats lésés chroniquement, elles subissent une progressive bio-dégradation provoquant une réponse inflammatoire négligeable », explique Gelain. «Les échafaudages nanostructurés conduisent le kyste à être remplacé par du tissu nouvellement formé de types cellules neural, vasculaire et stromale (de soutien), fournissant ainsi un environnement propice à la régénération axonale, à la myélinisation, et à une récupération neurologique significative."


Cette étude novatrice ouvre une nouvelle branche de la recherche dans le domaine des biomatériaux et le développement de nouvelles thérapies pour les lésions chroniques de la moelle épinière en combinaison avec d'autres approches comme la thérapie cellulaire et l’administration de médicaments.


L'équipe travaille déjà sur l'amélioration de leur échafaudage en ajoutant des cellules - ils testent déjà des cellules souches neurales humaines de qualité GMP - afin d'obtenir des résultats encore plus significatifs. Ensuite, la prochaine étape sera de passer sur d'autres modèles animaux de mammifères et, enfin, de commencer des études cliniques humaines.




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February 2, 2011


Nanostructured scaffolds offer a promising route to repairing spinal cord injuries


 (Nanowerk Spotlight) Spinal cord injury in humans remains a devastating and incurable disorder. It is still a traumatic pathology that may impair patients' movements by interrupting their motor-sensory pathways. It is estimated that there are approximately 2.5 million people worldwide with a spinal cord injury and over 130,000 people each year survive such a traumatic injury, often bound to spend the rest of their lives in a wheelchair.


Rapid progress in tissue engineering, especially electrospinning techniques that lead to micro- and nanofibrous flexible tubular scaffolds for nerve cell regeneration, may lead to promising therapies for spinal cord injuries.


Researchers in Italy, led by Angelo Vescovi and Fabrizio Gelain, at the CNTE at Niguarda Ca'Granda Hospital, University of Milan-Bicocca and IRCCS Casa Sollievo Della Sofferenza, in collaboration with the Institute for Soldier Nanotechnologies at MIT, have now demonstrated the repair of a chronically injured spinal cord by attempting to replace the fluid-filled cyst found in these lesions with a neuroprosthetics conducive to tissue reconstruction and axonal regeneration.


"We managed, for the first time, to obtain a consistent regeneration of the nervous tissue in chronicized injuries at the spinal cord by using a nanostructured composite scaffold with no cells in it," Gelain tells Nanowerk. "Where usually in the damaged spinal cord there is scar tissue or a fluid filled cyst, nervous tissue regenerated and followed the direction given by our guidance channels. Hystological results were also supported by significant functional recovery of the treated animals."


Reporting their findings in a recent issue of ACS Nano ("Transplantation of Nanostructured Composite Scaffolds Results in the Regeneration of Chronically Injured Spinal Cords"), the team provided the proof-of-principle that nanotechnology has the tremendous potential of offering nanostructured scaffolds that now must be considered as a new strategy among the already known set of promising approaches for spinal cord injury (cell therapy, rehabilitation, etc).


"By themselves, nanostructured scaffolds probably will not solve the problem of regenerating chronic and acute spinal cord injury" says Gelain. "However, they will become a necessary component of an effective multi-disciplinary therapy in the near future. Moreover, we demonstrated that two different techniques like self-assembling and electrospinning can synergically work together to achieve the specific goal of central nervous system regeneration."


Spinal cord injury in humans involves the permanent destruction of the nervous tissue. Within the affected regions, the mechanical substrates that provide physical support for axonal regeneration and three-dimensional positional information as well as the cytoarchitectural organization required for effective nerve regrowth have gone permanently lost. These holes in the spinal cord tissue represent an insurmountable barrier for axonal regeneration.


Gelain points out that the most pressing issue in chronic spinal cord injury is to warrant a suitable level of anatomical, histological, and cellular reconstruction at the lesion site. "Thus, the scar tissue and hollow cysts should be replaced with new neural tissue, permissive for both axonal regrowth and lesion bridging."


To that end, the Italian team engineered neural prosthetics made of composite nanostructured synthetic scaffolds, constituted of functionalized self-assembling peptides injected into electrospun nanostructured polymeric guidance channels, loaded with pro-regenerative drugs. They then implanted these guidance channels into cysts (cavities) of the damaged spinal cord of rats.
 

Nanostructured composite scaffold as guidance channels. (Image: Fabrizio Gelain; American Chemical Society)


Over the past few years, Gelain and his team have done a lot of pioneering work in this area. They developed a new set of functionalized self-assembling peptides specifically to obtain nervous regeneration ("Designer Self-Assembling Peptide Nanofiber Scaffolds for Adult Mouse Neural Stem Cell 3-Dimensional Cultures"), optimized their design, and tested the release of cytokines in vitro from these self-assembling peptides ("Slow and sustained release of active cytokines from self-assembling peptide scaffolds").


"We optimized the design of electrospun guidance channels testing their potential in sciatic nerve regeneration ("Electrospun micro- and nanofiber tubes for functional nervous regeneration in sciatic nerve transections") prior to undertaking our expensive and time-consuming experimentation – a complex work necessary for the design of our scaffolds" says Gelain.


What the team found during their experiments is that the implanted tubular channels indeed were able to 'guide' regenerating nervous fibers across the implants, thereby crossing the cysts.


"When implanted in the chronically injured rat spinal cord, the neuro-prosthetics underwent gradual bio-degradation causing negigible inflammatory response" says Gelain. "The nanostructured scaffolds led to the cyst being replaced by newly formed tissue, composed of both neural, vascular and stromal (support) cell types, that provided the appropriate environment for axonal regeneration and myelination, electrophysiological improvement and significant neurological recovery."


This is the first evidence of nanostructured composite synthetic scaffold producing broad histological, vascular and cyto-architectural reconstruction, yielding to spatially guided nervous regeneration and neurological recovery in chronic injuries of the spinal cords.
This innovative study opens a new branch of investigation in the field of biomaterials and development of novel therapeutics for chronic spinal cord injury in combination with other approaches like cell therapy and drug release.


The team is already working on improving their scaffold by adding cells – they are already testing GMP-grade human neural stem cells – in order to obtain even more significant results. Then, the next step will be to move on other mammalian animal models and, finally, to begin clinical studies.


"Since electrospinning and self-assembling are two extremely versatile technologies, we believe that our work will inspire other researchers to target other tissues by tuning and adapting our approach," says Gelain. "For example we think of testing the regenerative potential of these composite scaffold in the regeneration of skin and cartilage."


He notes, though, that one of the remaining main challenges is on of scientific cooperation.


"An effective therapy must be multi-disciplinary and, to be performed at the maximum of its potential, need the contribution of research groups dedicated to each facet of the problem. We are a multi-disciplinary group, but there are limitations that can only be solved with whole teams dedicated to each part of the project."




Source : http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=19962.php