Εγκέφαλος-on-a-chip: ανάπτυξη νευροαναγεννητικών φαρμάκων και νευροεμφυτευμάτων

Επιστημονική Ημερίδα με τίτλο «ΝΕΥΡΟΕΚΦΥΛΙΣΤΙΚΕΣ ΝΟΣΟΙ: ΠΡΟΟΔΟΣ ΚΑΙ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ ΤΩΝ ΑΙΤΙΩΝ ΚΑΙ ΝΕΩΝ ΘΕΡΑΠΕΙΩΝ» διοργάνωσαν το Βιοαναλυτικό Εργαστήριο του Μουσείου Γουλανδρή Φυσικής Ιστορίας και το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας Κρήτης (ΙΤΕ). Η Ημερίδα πραγματοποιήθηκε στο Αμφιθέατρο «Άγγελος Γουλανδρής» του Κέντρου ΓΑΙΑ του Μουσείου, στις 11 Δεκεμβρίου 2017.

Οι ασθένειες του Αλτσχάιμερ και του Πάρκινσον είναι οι πιο διαδεδομένες νευροεκφυλιστικές ασθένειες που δημιουργούν σημαντικές άμεσες και έμμεσες κοινωνικοοικονομικές επιπτώσεις που σχετίζονται με τον τομέα της υγείας. Χαρακτηρίζονται από σοβαρές νευρωνικές απώλειες σε διάφορες περιοχές του εγκεφάλου, με κοινό χαρακτηριστικό γνώρισμα τη μη φυσιολογική συσσωμάτωση πεπτιδίων και πρωτεϊνών. Αυτή η Ημερίδα παρουσιάζει την πρόσφατη πρόοδο στην κατανόηση της παθογένειας αυτών των ασθενειών, με έμφαση στους υποκείμενους μηχανισμούς συσσωμάτωσης πρωτεϊνών και μερικές από τις πιο υποσχόμενες θεραπευτικές μεθόδους που βρίσκονται σε εξέλιξη για αυτές τις ανίατες νευροεκφυλιστικές διαταραχές.

Η ομιλία πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο της συνεδρίας "Νόσος Πάρκινσον – PD Αναζήτηση των αιτιών και των νέων Θεραπειών".

Εγκέφαλος-on-a-chip: ανάπτυξη νευροαναγεννητικών φαρμάκων και νευροεμφυτευμάτων

Τα περισσότερα πειραματικά νευροπροστατευτικά και νευροαναγεννητικά φάρμακα, που παρουσιάζονται αποτελεσματικά σε ζωικά μοντέλα ανθρώπινων νευροεκφυλιστικών ασθενειών, δεν αποδεικνύουν την κλινική αποτελεσματικότητα στους ανθρώπους. Οι μεγάλες διαφορές στη βιολογία και τη συμπεριφορά του εγκεφάλου μεταξύ ανθρώπων και πειραματόζωων μπορούν να εξηγήσουν την αποτυχία. Για να ξεπεραστεί αυτή η δαπανηρή απόκλιση στην προκλινική και κλινική αποτελεσματικότητα των νέων φαρμάκων, αναπτύσσονται πρόσφατα πλατφόρμες ανθρώπινων νευρικών ιστών σε chip, χρησιμοποιώντας τρισδιάστατες συν-καλλιέργειες ανθρώπινων νευρώνων και κυττάρων που υποστηρίζουν το εγκέφαλο (αστροκύτταρα, μικρογλοιακά κύτταρα, κλπ.). Τα ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα προέρχονται από ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα (iPS). Ο σχεδιασμός και τα κατάλληλα υλικά των τρισδιάστατων brain-on-chip πρώτα τυποποιούνται με τη χρήση τρισδιάστατων καλλιεργειών κυττάρων εγκεφάλου πειραματόζωων. Το εργαστήριό μας αναπτύσσει τρισδιάστατες πλατφόρμες εγκεφάλου on chip, χρησιμοποιώντας διάφορα υλικά, όπως πυρίτιο, κολλαγόνο και διάφορα πολυμερή (Simitzi et al. 2015). Η ομάδα μας αναπτύσσει εξειδικευμένες ανά ασθένεια πλατφόρμες 3D brain-on-chip, εστιάζοντας κυρίως στις νόσους του κινητικού νευρώνα (ALS) και Αλτσχάιμερ. Η τεχνολογία του 3D brain-on-chips χρησιμοποιείται επίσης για την ανάπτυξη νευροεμφυτευμάτων κατά του τραυματισμού του νωτιαίου μυελού (SCI) και του εγκεφάλου. Το SCI χαρακτηρίζεται από μαζικό εκφυλισμό του νευρικού ιστού, και αποτελεί στόχο συνδυαστικών νευροαναγεννητικών θεραπευτικών προσεγγίσεων. Η προσέγγισή μας επικεντρώνεται στην ανάπτυξη φαρμακολογικά ελεγχόμενων νευροεμφυτευμάτων, χρησιμοποιώντας 3D ικριώματα κολλαγόνου που φιλοξενούν Νευρικά Βλαστοκύτταρα (NSCs). Η επιβίωση και η προστασία των νευροεμφυτευμάτων μας υποστηρίζονται ex vivo και in vivo με τη χρήση των Μικρονευροτροφινών, συνθετικών διαπερατών του αιματοεγκεφαλικού φραγμού συνθετικών ενώσεων, που αναπτύχθηκαν από την ομάδα μας (Calogeropoulou et al. 2009). Οι Μικρονευροτροφίνες ασκούν ισχυρές νευροπροστατευτικές και νευροαναγεννητικές δράσεις in vitro και in νίνο, δρώντας μέσω της δέσμευσης τους και ενεργοποίησης των υποδοχέων TrkA και ρ75NTR της νευροτροφίνης Nerve Growth Factor (Pediaditakis et al. 2016).