Επανάσταση στη θεραπεία της παράλυσης με βιοτεχνολογικά & ρομποτικά εμφυτεύματα

Τρισδιάστατα αντίγραφα ανθρώπινης σπονδυλικής στήλης, ανέπτυξε ομάδα του Florida Atlantic University. Η ειδική κατασκευή μπορεί να προσαρτηθεί μέσω ρομποτικής πλατφόρμας και ενός μαλακού μαγνητικού αισθητήρα που επιτρέπει την μέτρηση των μεσοσπονδύλιων φορτίων, καθώς η σπονδυλική στήλη παίρνει διαφορετικές στάσεις.

Το μοντέλο επιτρέπει επίσης στους ερευνητές να εισάγουν ένα εμφύτευμα τεχνητού δίσκου και να μετρήσουν την επίδραση που έχει στις κινήσεις και τα μεσοσπονδύλια φορτία του αντιγράφου της σπονδυλικής στήλης. Η τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει σημαντικά τους χειρουργούς σπονδυλικής στήλης, κατά τον προγραμματισμό χειρουργικών επεμβάσεων.

Αυτή τη στιγμή, όταν λαμβάνουν την απόφαση να συστήσουν ένα εμφύτευμα αυχενικού δίσκου, οι χειρουργοί έχουν συχνά πολύ περιορισμένες πληροφορίες. Αυτές οι πληροφορίες συνήθως περιλαμβάνουν δεδομένα απεικόνισης, τα οποία μπορεί να μην παρέχουν την πλήρη εικόνα. Ενώ, επί του παρόντος οι χειρουργοί δεν έχουν τρόπο να μετρήσουν με ακρίβεια τις εμβιομηχανικές επιδράσεις του εμφυτεύματος που εξετάζουν.

Αυτό μπορεί να έχει δυσάρεστες συνέπειες, με τη μορφή αποτυχίας εμφυτεύματος και επαναλαμβανόμενων χειρουργικών επεμβάσεων για τη διόρθωση ενός προβλήματος.

Robotic Spinal Replica for Surgical Planning
https://t.co/v4eKyEb47y
3D-printed replica of a portion of the human spine pic.twitter.com/IE9Maigq0R

— Dr. Delgado Cidranes (@USAnesthesia) January 29, 2022

Η νέα τεχνολογία επιτρέπει σε έναν χειρουργό να δημιουργήσει ένα αντίγραφο 3D εκτυπωμένο ειδικά για τον ασθενή με βάση δεδομένα CT και στη συνέχεια να δοκιμάσει πώς η δομή της σπονδυλικής στήλης κινείται και αρθρώνεται με ένα εμφύτευμα τεχνητού δίσκου στη θέση του. 

Ένας ρομποτικός βραχίονας λειτουργεί για να «κουμπώσει» το αντίγραφο, ενώ ένας μαλακός μαγνητικός αισθητήρας παρέχει δεδομένα για τα μεσοσπονδύλια φορτία, σε συνδυασμό με αλγόριθμους μηχανικής μάθησης.

«Μια εύκαμπτη συστοιχία μαγνητικών αισθητήρων είναι μια νέα μέθοδος για την υλοποίηση μαλακών  μαγνητών αναμειγνύοντας σιλικόνη με μαγνητική σκόνη», δήλωσε ο Erik Engeberg, ένας από τους κύριους προγραμματιστές της νέας τεχνολογίας. «Αυτοί οι αισθητήρες είναι χαμηλού κόστους, εξαιρετικά ευαίσθητοι και ενσωματώνονται εύκολα σε ρομποτικά συστήματα, καθώς το μαλακό μέσο μπορεί να χειριστεί σε πολλά σχήματα και μεγέθη».

Μέχρι στιγμής, το ρομποτικό αντίγραφο έχει δείξει δυνατότητες αξιολόγησης πέντε διαφορετικών στάσεων της σπονδυλικής στήλης (μέση έκταση, επέκταση, κέντρο, μέση κάμψη και κάμψη), δημιουργώντας δεδομένα που θα μπορούσαν να αναδείξουν πιθανά προβλήματα με ένα κοινό εμφύτευμα.

«Αυτή η νέα προσέγγιση έχει μια ισχυρή δυνατότητα να επιτρέψει στους χειρουργούς να κάνουν προεπισκόπηση και να συγκρίνουν τα αποτελέσματα διαφορετικών χειρουργικών επεμβάσεων με τρόπο συγκεκριμένο για τον ασθενή χρησιμοποιώντας ρομποτικά ενεργοποιούμενα δίδυμα σπονδυλικής στήλης», δήλωσε ο Frank Vrionis, άλλος ερευνητής που συμμετείχε στη μελέτη.

Δείτε το σχετικό video

To Ισραήλ δημιουργεί βιοτεχνολογικά εμφυτεύματα σπονδυλικής στήλης

Ερευνητές στο Ισραήλ ανέπτυξαν μέσω βιοτεχνολογίας τρισδιάστατους ανθρώπινους ιστούς σπονδυλικής στήλης, τους οποίους εμφύτευσαν σε πειραματόζωα με πρόσφατη ή χρόνια παράλυση. Η μέθοδος πέτυχε να αποκαταστήσει σε ποσοστό 80% έως 100% την ικανότητα των ζώων να περπατούν.

Όπως κάνουν γνωστό, ήδη σχεδιάζουν το επόμενο βήμα. Την έναρξη κλινικών δοκιμών σε ανθρώπους μέσα σε περίπου τρία χρόνια, με στόχο την αναγέννηση της σπονδυλικής στήλης των παράλυτων ασθενών από δικά τους κύτταρα.

Τα εμφυτεύματα, από ανθρώπινα υλικά και κύτταρα, μιμούνται την ανάπτυξη της σπονδυλικής στήλης στα έμβρυα. Όπως δήλωσαν στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Science, οι ερευνητές του Κέντρου Αναγεννητικής Βιοτεχνολογίας Sagol του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ, «στόχος μας για τα επόμενα λίγα χρόνια είναι να δημιουργήσουμε εξατομικευμένα εμφυτεύματα σπονδυλικής στήλης που θα αποκαθιστούν ιστούς κατεστραμμένους από τραυματισμούς, χωρίς τον κίνδυνο απόρριψης του εμφυτεύματος».

Ο επικεφαλής καθηγητής Ταλ Ντβιρ δήλωσε ότι «τα ζωικά μοντέλα εμφάνισαν μια ταχεία διαδικασία αποκατάστασης, στο τέλος της οποίας μπορούσαν να περπατήσουν αρκετά καλά. Είναι η πρώτη φορά στον κόσμο που εμφυτευμένοι ανθρώπινοι ιστοί, προϊόντα βιοτεχνολογίας, έχουν επιφέρει ανάκαμψη σε ένα ζώο με μακρόχρονη παράλυση, το οποίο αποτελεί το πιο σχετικό μοντέλο για τις θεραπείες παράλυσης στους ανθρώπους. Υπάρχουν εκατομμύρια άνθρωποι στον κόσμο που είναι παράλυτοι εξαιτίας τραυματισμού στη σπονδυλική στήλη τους και στην περίπτωση τους δεν υπάρχει καμία αποτελεσματική θεραπεία».

Οι ερευνητές έχουν ήδη δημιουργήσει την εταιρεία Matricelf για την εμπορική αξιοποίηση των εμφυτευμάτων τους σε παράλυτους. Στο μεταξύ έχουν αρχίσει επαφές με την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) των ΗΠΑ για να παρουσιάσουν την τεχνολογία τους και να επιταχύνουν τη διαδικασία της έγκρισης της, με δεδομένο ότι δεν υπάρχουν πολλές διαθέσιμες εναλλακτικές λύσεις για τους παράλυτους ασθενείς.