Gli scienziati usano l’intelligenza artificiale e la robotica per riparare i sintomi delle lesioni spinali
Gli enzimi stabilizzati mediante l’intelligenza artificiale e la robotica potrebbero degradare il tessuto cicatriziale e promuovere la rigenerazione. © Doc Sumomo
Un team della Rutgers University ha scoperto come rigenerare i tessuti per i sintomi di lesione spinale, utilizzando l’intelligenza artificiale e la robotica per creare proteine terapeutiche
Utilizzando una sovvenzione della National Science Foundation degli Stati Uniti, un team ha stabilizzato un enzima che può effettivamente invertire e rigenerare il danno tissutale.
I sintomi di lesione spinale danneggiano la comunicazione tra cervello e corpo
Il midollo spinale è una parte cruciale della mobilità umana, inviando messaggi tra il cervello e il resto del corpo. Meningi, strati di tessuto e una colonna di vertebre circondano il vulnerabile midollo spinale. Quando le persone manifestano sintomi di lesione spinale, probabilmente hanno subito un colpo improvviso e traumatico alle vertebre. Se quella colonna protettiva delle ossa si frattura, questo può creare un pericoloso ecosistema interno, con i pezzi che danneggiano sia il midollo spinale che i nervi circostanti.
Nell’esito più tragico, il midollo spinale può essere completamente reciso.
Per la maggior parte dei sopravvissuti, le uniche opzioni di trattamento sono iniezioni di steroidi, interventi chirurgici per alleviare eventuali coaguli di sangue o nervi intrappolati e terapia fisica continua. Parte di questi trattamenti sono psicologici, poiché attualmente non ci sono cure ampiamente disponibili per un midollo spinale danneggiato.
L’enzima può riparare il tessuto del midollo spinale, ma fallisce alla temperatura del corpo umano
Ora, gli scienziati della Rutgers credono di avere una risposta. Hanno creato un potenziale trattamento, pubblicato su Advanced Healthcare Materials, che è una proteina terapeutica che può entrare nel corpo e riparare specificamente il tessuto del midollo spinale.
Il dottor Rajiv Mahajan dell’Adesh Institute of Medical Sciences and Research, Punjab, India, ha raccomandato di iniziare le sperimentazioni sull’uomo su questo specifico enzima, che ha descritto come una “opzione interessante” per il trattamento delle lesioni del midollo spinale, in un articolo pubblicato nel 2018.
Dopo una lesione del midollo spinale, l’infiammazione secondaria crea un tessuto cicatriziale denso. Questo tessuto cicatriziale è il cattivo, prevenendo o addirittura interrompendo completamente la rigenerazione dei tessuti. Se queste cellule che creano tessuto cicatriziale fossero essenzialmente disattivate, il corpo umano potrebbe avere una possibilità di riparare il tessuto stesso.
L’enzima ChABC ora funziona per una settimana, con l’aiuto di nuovi polimeri
L’enzima ChABC è notoriamente volatile. Non può sopravvivere alla normale temperatura del corpo umano, perdendo tutta l’attività entro poche ore, ma è l’enzima che può riparare il tessuto spinale.
Poiché l’enzima ChABC può riparare le molecole di tessuto cicatriziale e promuovere la rigenerazione, è chiaramente un’opzione di trattamento allettante. Tuttavia, a causa della facilità con cui la temperatura naturale del corpo umano lo distrugge, questa opzione di trattamento significherebbe infusioni multiple ad alto costo, ogni poche ore. Questa sarebbe un’opzione completamente inaccessibile e costosa per la maggior parte del mondo.
Quindi, il team ha creato copolimeri che stabilizzano il ChABC, al punto che può funzionare alle temperature del corpo umano anche per un’intera settimana. Uno dei copolimeri ha persino aumentato l’attività di ChABC al 30%, considerata finora una delle più grandi scoperte nell’utilizzo dell’enzima.
“Questo studio rappresenta una delle prime volte in cui l’intelligenza artificiale e la robotica sono state utilizzate per formulare proteine terapeutiche altamente sensibili ed estendere la loro attività di una quantità così grande”, ha affermato Adam Gormley, il ricercatore principale.
“La terapia un giorno potrebbe aiutare le persone a ridurre le cicatrici sul midollo spinale e a ritrovare la funzione.
Il trattamento non è ancora pronto per l’uso di massa, ma gli scienziati rimangono fiduciosi
Sebbene questi risultati siano promettenti, il trattamento è lontano anni dall’essere in uso tradizionale. Gli studi clinici sull’uomo sono ancora lontani, a seconda di come gli scienziati dimostrano che l’enzima ChABC appena armato funziona davvero.
“Questo risultato stimolante dimostra un’eccellente implementazione della filosofia di ricerca della Materials Genome Initiative e del programma Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future di NSF”, ha affermato John Schlueter, direttore del programma nella Divisione di ricerca sui materiali di NSF.
“Integrando l’ottimizzazione basata sui dati, la sintesi robotica dei polimeri e i test ad alta produttività, questi ricercatori hanno apportato miglioramenti significativi all’attività enzimatica trattenuta dopo tre iterazioni di apprendimento attivo”.
