یک زیستماده تزریقی، نواحی آسیبدیده از سکته را به مراکز ترمیم تبدیل کرد و به مغز موشها کمک کرد رگهای خونی و رشتههای عصبی جدید رشد دهند و حرکت تقریباً طبیعی را بازیابی کنند.
سکته مغزی میتواند چیزی فراتر از سلولهای مغزی آسیبدیده به جا بگذارد. در موارد شدید، حفرهای خالی ایجاد میکند که زمانی بافت زنده در آن سیگنالها را منتقل میکرد، خون را تأمین میکرد و حرکت را کنترل میکرد. محققان دانشگاه دوک در حال آزمایش مادهای تزریقی هستند که برای تبدیل این خلأ بیولوژیکی به مکانی طراحی شده است که ترمیم در آن آغاز شود.
در موشها، این درمان سلولهای ایمنی را به داخل حفره سکته جذب کرد و به سازماندهی آنها در یک پاسخ درمانی هماهنگ کمک کرد. رگهای خونی جدید در ناحیه آسیبدیده گسترش یافتند، رشتههای عصبی فراوانتر شدند و حیوانات تواناییهای حرکتی را به دست آوردند که به موشهای سالم نزدیک بود.
یافتهها در مجله Cell Biomaterials منتشر شد. این ماده پنج روز پس از سکته مستقیماً به ناحیه آسیبدیده تزریق شد، به این معنی که به عنوان یک استراتژی ترمیمی آزمایش شد، نه یک درمان اورژانسی.
بیشتر سکتههای مغزی زمانی رخ میدهند که یک لخته جریان خون را به بخشی از مغز قطع میکند. داروهای حلکننده لخته و روشهایی که بهطور فیزیکی انسداد را برطرف میکنند، میتوانند بافت در معرض خطر را در صورت تحویل سریع نجات دهند. با این حال، هنگامی که سلولهای مغزی مردهاند، بازگرداندن گردش خون نمیتواند آنها را بازگرداند.
یک سکته ایسکمیک بزرگ ممکن است به اندازه کافی بافت را از بین ببرد و حفرهای پر از مایع باقی بگذارد. توانبخشی میتواند شبکههای مغزی باقیمانده را آموزش دهد تا نقشهای جدیدی بر عهده بگیرند، اما پزشکی در حال حاضر هیچ راه ثابتشدهای برای بازسازی خود ناحیه از دست رفته ندارد.
«هنگامی که بافت مغز از دست رفت، بازگرداندن جریان خون دیگر کافی نیست»، گفت تاتیانا سگورا، استاد ممتاز مهندسی زیستپزشکی رابرت پلونسی در دانشگاه دوک. «هدف ما مهندسی فضای آسیبدیده است تا فرآیندهای ترمیم ایمنی، عروقی و عصبی بتوانند با هم کار کنند.»
چرا ترمیم آسیب سکته مغزی اینقدر دشوار است
بیشتر سکتههای مغزی زمانی رخ میدهند که یک لخته جریان خون را به بخشی از مغز قطع میکند. داروهای حلکننده لخته و روشهایی که بهطور فیزیکی انسداد را برطرف میکنند، میتوانند بافت در معرض خطر را در صورت تحویل سریع نجات دهند. با این حال، هنگامی که سلولهای مغزی مردهاند، بازگرداندن گردش خون نمیتواند آنها را بازگرداند.
یک سکته ایسکمیک بزرگ ممکن است به اندازه کافی بافت را از بین ببرد و حفرهای پر از مایع باقی بگذارد. توانبخشی میتواند شبکههای مغزی باقیمانده را آموزش دهد تا نقشهای جدیدی بر عهده بگیرند، اما پزشکی در حال حاضر هیچ راه ثابتشدهای برای بازسازی خود ناحیه از دست رفته ندارد.
«هنگامی که بافت مغز از دست رفت، بازگرداندن جریان خون دیگر کافی نیست»، گفت تاتیانا سگورا، استاد ممتاز مهندسی زیستپزشکی رابرت پلونسی در دانشگاه دوک. «هدف ما مهندسی فضای آسیبدیده است تا فرآیندهای ترمیم ایمنی، عروقی و عصبی بتوانند با هم کار کنند.»
یک داربست تزریقی برای ترمیم مغز
به جای تلاش برای تولید بافت جایگزین مغز، تیم سگورا یک چارچوب موقت ایجاد کرد که بدن را تشویق میکند تا بیشتر بازسازی را خودش انجام دهد.
این درمان بر پایه MAPS یا داربستهای ذرات میکرو متخلخل آنیل شده است. این مواد تزریقی از ذرات هیدروژل کوچکی ساخته میشوند که پس از تحویل به هم متصل میشوند و فضاهای باز بین آنها باقی میماند. برخلاف ژل جامد، ساختار متخلخل به سلولها فضا میدهد تا وارد شوند، حرکت کنند و بافت جدید تشکیل دهند. داربستهای متخلخل میتوانند از نفوذ سلولی و رشد رگهای خونی بدون انتظار برای تجزیه کامل مواد حمایت کنند.
تیم دوک قبلاً مواد مشابهی را برای ترمیم سکته بررسی کرده بود. در کار جدید، محققان دستورالعملهای بیولوژیکی را اضافه کردند که برای شکل دادن به پاسخ ایمنی در داخل داربست طراحی شده بودند.
سیگنالهای آستروسیت پاسخ درمانی را هدایت میکنند
آن دستورالعملها از آستروسیتها، سلولهای ستارهای شکلی که از نورونها حمایت میکنند، به تنظیم محیط مغز کمک میکنند و به سرعت به آسیب واکنش نشان میدهند، به دست آمد. آستروسیتها تا حدی با آزاد کردن وزیکولهای خارج سلولی یا EVها ارتباط برقرار میکنند. این بستههای نانومقیاس پروتئینها، لیپیدها و مواد ژنتیکی را بین سلولها حمل میکنند.
محققان آستروسیتها را در آزمایشگاه رشد دادند و آنها را در معرض مولکولهای سیگنالدهی مختلف قرار دادند. سپس EVهای تولید شده در آن شرایط را جمعآوری کردند و آزمایش کردند که آیا این بستهها میتوانند سلولهای ایمنی را جذب کنند و ترمیم بافت را تشویق کنند.
فقط آزاد کردن EVها در مغز آسیبدیده باعث میشود بسیاری از آنها پراکنده شوند. برای حفظ سیگنالها در جایی که مورد نیاز بود، محققان وزیکولها را بهطور شیمیایی به ذرات هیدروژل متصل کردند.
تبدیل داربست به یک مرکز سیگنالدهی
این طراحی داربست را به چیزی فراتر از یک تکیهگاه فیزیکی تبدیل کرد. به یک مرکز سیگنالدهی موضعی تبدیل شد که در آن سلولهای ورودی میتوانستند بهطور مکرر با دستورالعملهای مولکولی مواجه شوند.
«ما صرفاً یک ماده را در مغز قرار نمیدهیم»، گفت سگورا. «ما در حال مهندسی یک محیط محلی هستیم که میتواند چندین بخش از پاسخ ترمیم را هماهنگ کند.»
EVهای تولید شده پس از قرار گرفتن آستروسیتها در معرض IL-4 و C1q قویترین نتایج را ایجاد کردند. این ترکیب ماکروفاژها و جمعیت بهطور شگفتآوری پایداری از نوتروفیلها را به داخل حفره سکته جذب کرد.
سلولهای ایمنی نقشی شگفتانگیز بر عهده میگیرند
نوتروفیلها از جمله سریعترین پاسخدهندههای سیستم ایمنی هستند. پس از سکته مغزی، آنها اغلب با التهاب و آسیب بیشتر بافت، بهویژه در مرحله اولیه آسیب، مرتبط هستند. با این حال، سلولهای ایمنی همیشه یک نقش ثابت ندارند. رفتار آنها میتواند بسته به زمان، مکان و سیگنالهای مولکولی اطراف آنها تغییر کند.
در داخل داربست مهندسیشده، به نظر میرسید نوتروفیلها بخشی از فرآیند ترمیم میشوند، نه اینکه صرفاً به تخریب کمک کنند.
محققان این احتمال را با حذف جمعیت سلولهای ایمنی غنی از نوتروفیل آزمایش کردند. تشکیل رگهای خونی بهشدت کاهش یافت و داربست بازسازی بسیار کمتری را تجربه کرد. این آزمایش نشان داد که این سلولها صرفاً در محل آسیب حضور نداشتند. آنها به هدایت پاسخ کمک میکردند.
«این نتیجه طرز تفکر ما را درباره نوتروفیلها پس از سکته تغییر میدهد»، گفت شانگجینگ شین، دانشمند ارشد این مطالعه و محقق فوق دکترا در آزمایشگاه سگورا. «نقش آنها به نظر میرسد بستگی به زمان ورود، مکان و سیگنالهایی که از محیط اطراف دریافت میکنند، دارد. مطالعه ما یک استراتژی مهندسی بالقوه برای جذب و حفظ این سلولها در زمان مناسب نشان میدهد.»
رگهای خونی و رشتههای عصبی جدید ظاهر میشوند
این درمان تغییرات قابل مشاهدهای در سراسر ناحیه آسیبدیده ایجاد کرد. رگهای خونی در سراسر حفره رشد کردند و به طور بالقوه گردش خون مورد نیاز برای حمایت از بافت زنده را ایجاد کردند. محققان همچنین رشتههای آکسونی بیشتری را در داخل و اطراف آسیب تشخیص دادند. آکسونها برجستگیهای بلندی هستند که نورونها برای انتقال سیگنالهای الکتریکی به سلولهای دیگر استفاده میکنند.
آن تغییرات بیولوژیکی با بهبود حرکت همراه بود.
در طول آزمایش راه رفتن روی شبکه، دانشمندان اندازه گرفتند که موشها چند بار پنجه جلویی خود را هنگام عبور از یک سطح ناهموار اشتباه قرار میدهند. حیوانات تحت درمان با داربست بهینهشده در طول زمان خطاهای کمتری مرتکب شدند. در هفته هشتم، عملکرد آنها از نظر آماری از موشهای کنترل سالم قابل تشخیص نبود و بهبود تا پایان مطالعه ادامه یافت.
خود داربست ضروری بود. هنگامی که محققان EVها را بدون MAPS تحویل دادند، رشد رگهای خونی قابل مقایسهای مشاهده نکردند. این نتیجه نشان میدهد که درمان به هر دو جزء بستگی دارد: پیامهای بیولوژیکی حملشده توسط وزیکولها و ساختار متخلخلی که آن پیامها را متمرکز میکرد و در عین حال به سلولها فضای سازماندهی میداد.
به سوی یک درمان انسانی مقیاسپذیر برای سکته
این مطالعه بر EVهای جمعآوریشده از آستروسیتهای اولیه موش صحرایی متکی بود که منبع عملی برای یک درمان انسانی در دسترس نخواهد بود.
آزمایشگاه سگورا در حال بررسی آستروسیتهای ساختهشده از سلولهای بنیادی پرتوان القایی انسانی است. این سلولها را میتوان از سلولهای بالغ بازبرنامهریزیشده تولید کرد و در آزمایشگاه تکثیر کرد و به طور بالقوه منبع مقیاسپذیرتر و بالینی مرتبطتری از EVها ارائه داد. محققان همچنین ممکن است بتوانند شرایط رشد آستروسیتها را تنظیم کنند تا پیامهای حملشده توسط وزیکولهای آنها را بهتر کنترل کنند.
«شما یک اکوسیستم را صرفاً با مهار آسیب اولیه بازسازی نمیکنید»، گفت سگورا. «شما باید شرایطی را ایجاد کنید که به زندگی اجازه بازگشت دهد. این طرز فکر ما درباره حفره سکته است. هدف این ماده بازتولید خود مغز نیست، بلکه ایجاد محیطی است که در آن سلولهای بدن بتوانند وارد شوند، ارتباط برقرار کنند و در بازسازی بافت عروقی شرکت کنند.»
منبع: «وزیکولهای خارج سلولی مشتق از آستروسیت فعالشده با IL-4/C1q با جذب لکوسیتهای محیطی، بهبود انفارکتوس سکته را تقویت میکنند» نوشته شانگجینگ شین، لوسی ژانگ، نهی وی. فان، منگینگ آن، لیگن شی، اس. توماس کارمایکل و تاتیانا سگورا، ۲۱ ژوئیه ۲۰۲۶، Cell Biomaterials.
DOI: 10.1016/j.celbio.2026.100543