Ερευνητές στο Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) και στο Πανεπιστήμιο Κρήτης αναπτύσσουν τρισδιάστατα «βιομιμητικά ικριώματα» πυριτίου (το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται τα μικροτσίπ) για την καλλιέργεια νευρώνων και βλαστικών κυττάρων, με στόχο την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων των νευροεκφυλιστικών νόσων.
Με τη βοήθεια προηγμένων τεχνικών κατεργασίας με ακτινοβολία λέιζερ, οι Έλληνες επιστήμονες κατόρθωσαν να σμιλεύσουν μικροσκοπικές «σκαλωσιές» από κώνους στην επιφάνεια μικροτσίπ πυριτίου και να αναπτύξουν πάνω τους διάφορους τύπους νευρικών κυττάρων. Οι ερευνητές, εκμεταλλευόμενοι την μεγάλης ακρίβειας μικροχάραξη με ακτίνες λέιζερ, ανέπτυξαν τρισδιάστατα μικρο-ικριώματα ειδικών γεωμετρικών χαρακτηριστικών που επιτυγχάνουν να ελέγξουν τον προσανατολισμό και την αλληλεπίδραση των νευρώνων και των νευραξόνων ενός νευρωνικού δικτύου.
Όπως δήλωσε ο ερευνητής Εμμανουήλ Στρατάκης, μέσω της καλλιέργειας των νευρικών κυττάρων επάνω σε ένα κατάλληλα διαμορφωμένο υπόστρωμα με τη μορφή μικροτσίπ δίνεται στους ειδικούς η δυνατότητα να καταγράψουν τα ηλεκτρικά σήματα μεταξύ των νευρικών κυττάρων, αλλά και να μεταδώσουν προς τα κύτταρα εξωτερικό ηλεκτρικό ερέθισμα». «Αυτές οι τριδιάστατες μικρο-κατασκευές έχουν την δυνατότητα να μιμηθούν τις ιστιδικές δομές που υποστηρίζουν τους νευρώνες και τα κύτταρα στον εγκέφαλο» πρόσθεσε. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο κορυφαίο διεθνώς επιστημονικό περιοδικό στον τομέα των βιοϋλικών «Biomaterials».
Στοχεύουν το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον
Ο κ.Α. Γραβάνης, επεσήμανε ότι «απώτερο στόχο της έρευνας αποτελεί η δημιουργία μιας κατάλληλα διαμορφωμένης μικροσυσκευής (Brain-on-Chip), η οποία να ελέγχει την ανάπτυξη του νευρικού δικτύου και ταυτόχρονα να καταγράφει την απόκρισή του σε εξωτερικά ερεθίσματα. Βασικός στόχος του ερευνητικού προγράμματος που χρηματοδοτήθηκε κυρίως από το European Research Council (ERC) National Initiative, στο οποίο είμαι επιστημονικός υπεύθυνος, είναι η ανάπτυξη μίας καινοτόμου πλατφόρμας για την μελέτη της βιολογικής συμπεριφοράς των νευρώνων σε τρισδιάστατες συνθήκες ex vivo, που μιμούνται πιστότερα τις συνθήκες του ζώντος εγκεφάλου».
Η ελληνική έρευνα, όπως είπε, «στοχεύει στην ανάπτυξη ενός νευροαισθητήρα, στον οποίο θα φιλοξενούνται και αναπτύσσονται σε τρισδιάστατες συνθήκες νευρικά βλαστικά κυτταρα και νευρώνες για την ανίχνευση χημικών βιβλιοθηκών για νέες νευροπροστατευτικές και νευροαναγεννητικές ουσίες, με πιθανες θεραπευτικές εφαρμογές στα νευροεκφυλιστκικά νοσήματα και το εγκεφαλικό τραύμα».
Επίσης, μελλοντικά, μια τέτοια μικροσυσκευή θα μπορούσε να εξελιχθεί σε ένα έξυπνο νευροεμφύτευμα σε περιοχές του εγκεφάλου που έχουν υποστεί βλάβες, το οποίο θα προάγει την ελεγχόμενη ανάπτυξη και αναγέννηση του υγιούς νευρικού ιστού προς αποκατάσταση της νευροεκφυλιστικής βλάβης. Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε μελλοντικά να βοηθήσει στην αντιμετώπιση σοβαρών εκφυλιστικών νόσων, όπως αυτές του Πάρκινσον, του Αλτσχάιμερ ή οι τραυματικές βλάβες του νωτιαίου μυελού.
Ποιοι είναι
Η εν λόγω έρευνα είναι το αποτέλεσμα συνεργασίας των ερευνητικών ομάδων του Εργαστηρίου Μικρο-Νανο Δόμησης με Υπερβραχείς Παλμούς Λέιζερ και της ομάδας Μηχανικής Ιστών και Αναγεννητικής Ιατρικής του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ, του Εργαστηρίου Φαρμακολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κρήτης και του Εργαστηρίου Αναγεννητικής Εμβιομηχανικής του Νευρικού Ιστού του ΙΤΕ.
Στην έρευνα συμμετείχε επίσης και η καθηγήτρια Ειρήνη Αθανασσάκη από το Εργαστήριο Ανοσολογίας του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης και ο καθηγητής Κώστας Φωτάκης, πρόεδρος του Διοικητικού Συμβουλίου του ΙΤΕ και μέχρι πρόσφατα αναπληρωτής υπουργός Ερευνας και Καινοτομίας.
