Biodegradable Nerve Guide Helps Regenerate Damaged Nerves / La guida ai nervi biodegradabili aiuta a rigenerare i nervi danneggiati

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Acquired nerve damage can be caused by a variety of different factors, including but not limited to a physical injury (the most common cause) such as a sporting accident, an automobile accident or a fall, whilst diabetes, vascular conditions, autoimmune diseases, nutritional imbalances and certain infections can attack nerve tissue.
The current treatment options for nerve damage are arguably sub optimal and, as a result, patients often express that they experience low quality of life and feel debilitated by their nerve damage.

Recipe for regeneration

A fascinating quality of the nervous system is its ability to regenerate. Peripheral nerves that have been damaged can grow up to a third of an inch on their own without intervention. However, if the damaged section of the nerve exceeds that length, the nerve can become disorientated and knot.

For individuals who have suffered damage to a longer nerve, one treatment option is to remove a sensory nerve from the back of the leg, divide it into thirds and attach these segments on to the end of the damaged motor nerve. At best, this restores 40-60% functional recovery to the nerve.

Kacey Marra, Professor of Plastic Surgery at the University of Pittsburgh School of Medicine likens this process to replacing a piece of linguine with a bundle of angel hair pasta: "It just doesn't work as well."

In a new study published in Science Translational Medicine, Marra and a team of researchers have explored a novel solution to nerve damage treatment.

The scientists have created a biodegradable nerve guide consisting of a polymer tube filled with a growth-promoting protein, glial cell-derived neurotrophic factor, or GDNF. "GDNF is a protein that is naturally found in the body. Schwann cells upregulate GDNF immediately following a peripheral nerve injury in order to start the nerve regeneration process," Marra told Technology Networks.

The study outlines their exploration of the device in a monkey model of nerve damage. Marra says the guide proved "Comparable to, and in some ways better than, a nerve graft."

Replacing linguine with... linguine?

In the experiment the scientists compared the novel biodegradable guide to an empty polymer tube and a nerve graft as controls.

The nerve guide used in the study could be considered superior to the nerve grafts adopted in standard of care. Why? Well, monkeys have shorter legs than humans, and so the usual nerve graft procedure adopted in humans wouldn't work.

As an alternative, Marra et al removed a two-inch segment of nerve from the monkey's forearm, flipped it around and sewed it into place. In contrast to replacing linguini with angel hair pasta, Marrah likened this to replacing linguine with linguine, thereby setting a "high bar" for the nerve guide to match.

She describes the study in her own words, "We used adult male rhesus macaque monkeys, training them to use a forefinger and thumb pinch to eat, focusing on the regeneration of the injured median nerve. We had created a 5 cm gap in the median nerve in the forearm and then repaired the gap with our nerve guide filled with GDNF, our nerve guide containing no GDNF, and autografting the monkey's own nerve."

Timing is key

When looking to treat nerve damage, timing is extremely important, particularly in the case of motor nerves. Muscle fibers can undergo atrophy just three weeks after denervation, and after approximately two years irreversible muscle fibrosis occurs in addition to muscle degeneration. Marra and team found that, in both the guide filled with GDNF and the nerve graft conditions, the nerve took one year to regrow. But what about functional recovery?

"The empty nerve guide demonstrated very little recovery, while the nerve guide containing GDNF was comparable to the standard of care, the autograft. This was very exciting," Marra comments.

Translating to humans

The results from the study look promising and have encouraged the scientists to pursue human clinical trials. Marra is currently working with the Food and Drug Administration (FDA) on a first-in-human trial in addition to creating a start-up company to potentially commercialize the guide.

"There are no hollow tubes on the market that are approved by the FDA for nerve gaps greater than an inch. Once you get past that, no off-the-shelf tube has been shown to work," Marra said. "That's what's amazing here."

When asked about next steps, Marra says "We are currently scaling up the size of the nerve guide so it will be applicable in human arms and legs and are working with the FDA to obtain approval."

ITALIANO

Il danno ai nervi acquisito può essere causato da una varietà di diversi fattori, tra cui ma non limitato a una lesione fisica (la causa più comune) come un incidente sportivo, un incidente automobilistico o una caduta, mentre diabete, condizioni vascolari, malattie autoimmuni, nutrizione gli squilibri e alcune infezioni possono attaccare il tessuto nervoso.

Le attuali opzioni di trattamento per i danni ai nervi sono probabilmente non ottimali e, di conseguenza, i pazienti spesso esprimono di avere una bassa qualità della vita e si sentono debilitati dal loro danno ai nervi.


Ricetta per la rigenerazione

Un'affascinante qualità del sistema nervoso è la sua capacità di rigenerarsi. I nervi periferici che sono stati danneggiati possono crescere fino a un terzo di pollice da soli senza intervento. Tuttavia, se la sezione danneggiata del nervo supera quella lunghezza, il nervo può disorientarsi e annodarsi.

Per le persone che hanno subito un danno a un nervo più lungo, un'opzione di trattamento è quella di rimuovere un nervo sensoriale dalla parte posteriore della gamba, dividerlo in terzi e attaccare questi segmenti all'estremità del nervo motore danneggiato. Nella migliore delle ipotesi, questo ripristina il recupero funzionale del 40-60% sul nervo.

Kacey Marra, professore di Chirurgia Plastica presso la School of Medicine dell'Università di Pittsburgh paragona questo processo alla sostituzione di un pezzo di linguine con un fascio di pasta per capelli d'angelo: "Semplicemente non funziona altrettanto".

In un nuovo studio pubblicato su Science Translational Medicine, Marra e un team di ricercatori hanno esplorato una nuova soluzione per il trattamento dei danni ai nervi.

Gli scienziati hanno creato una guida nervosa biodegradabile costituita da un tubo polimerico riempito con una proteina che favorisce la crescita, fattore neurotrofico derivato da cellule gliali o GDNF. "La GDNF è una proteina che si trova naturalmente nel corpo. Le cellule di Schwann sovraregolano la GDNF immediatamente dopo una lesione del nervo periferico al fine di avviare il processo di rigenerazione del nervo", ha detto Marra a Technology Networks.


Lo studio delinea la loro esplorazione del dispositivo in un modello  di danni ai nervi di una scimmia. Marra afferma che la guida si è dimostrata "paragonabile a, e in qualche modo migliore di, un innesto nervoso".


Sostituzione delle linguine con ... linguine?

Nell'esperimento gli scienziati hanno confrontato la nuova guida biodegradabile con un tubo polimerico vuoto e un innesto nervoso come controlli.

La guida per i nervi utilizzata nello studio potrebbe essere considerata superiore agli innesti nervosi adottati in standard di cura. Perché? Bene, le scimmie hanno zampe più corte degli umani, e quindi la solita procedura di innesto nervoso adottata negli umani non funzionerebbe.

In alternativa, Marra et al. Rimossero un segmento di due pollici di nervo dall'avambraccio della scimmia, lo rigirarono e lo cucirono in posizione. Contrariamente alla sostituzione delle linguine con la pasta per capelli d'angelo, Marrah ha paragonato questo a sostituire le linguine con le linguine, impostando così un "high bar" per far corrispondere la guida nervosa.

Descrive lo studio con le sue stesse parole: "Abbiamo usato scimmie macaco rhesus maschio adulto, addestrandole a usare un indice e un pizzico di pollice per mangiare, concentrandoci sulla rigenerazione del nervo mediano ferito. Avevamo creato un divario di 5 cm nella mediana nervo nell'avambraccio e quindi riparato il divario con la nostra guida del nervo riempita con GDNF, la nostra guida del nervo che non contiene GDNF e autoinnesto del nervo stesso della scimmia. "


Il tempismo è la chiave

Quando si cerca di trattare il danno ai nervi, il tempismo è estremamente importante, in particolare nel caso dei nervi motori. Le fibre muscolari possono subire atrofia solo tre settimane dopo la denervazione e dopo circa due anni si verifica una fibrosi muscolare irreversibile oltre alla degenerazione muscolare.Marra e il gruppo hanno scoperto che, sia nella guida riempita con GDNF che nelle condizioni di innesto nervoso, il nervo ha impiegato un anno per ricrescere. Ma per quanto riguarda il recupero funzionale?

"La guida del nervo vuota ha dimostrato un recupero molto limitato, mentre la guida del nervo contenente GDNF era paragonabile allo standard di cura, l'autotrapianto. Questo è stato molto emozionante", commenta Marra.

Traducendo per l'uomo

I risultati dello studio sembrano promettenti e hanno incoraggiato gli scienziati a proseguire gli studi clinici sull'uomo. Marra sta attualmente collaborando con la Food and Drug Administration (FDA) su un primo esperimento umano oltre a creare una start-up per potenzialmente commercializzare la guida.

"Non ci sono tubi cavi sul mercato che sono approvati dalla FDA per lacune nervose superiori a un pollice. Una volta superato questo, nessun tubo pronto all'uso ha dimostrato di funzionare", ha detto Marra. "Questo è fantastico qui."


Alla domanda sui prossimi passi, Marra dice "Attualmente stiamo aumentando le dimensioni della guida del nervo in modo che sia applicabile nelle braccia e nelle gambe umane e stiamo lavorando con la FDA per ottenere l'approvazione".

Da:

https://www.technologynetworks.com/biopharma/news/biodegradable-nerve-guide-helps-regenerate-damaged-nerves-329614?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Biopharma&utm_source=hs_email&utm_medium=email&utm_content=82459839&_hsenc=p2ANqtz-8x74AV_x9xwH76tGCDPXO1CR6u5L04JPB6KKqJJIrp83hGHzqjcUZ-Of_CEmjNftJXifk3gjO9NHe5CxJGHJxWNHU28BoXGHG3YlC3Drl4M9FrQlU&_hsmi=82459839