'Nanohabiak' neuronak lotzeko

Bizkar muinaren zati bat moztuta duen arratoi bat. Ezin du ondo ibili. Karbonozko nanohodiz osatutako habia moduko bat jarri diote bizkar muina moztutako lekuan. Denboraren poderioz, bizkar muinaren alde bateko eta besteko neuronak elkar bilatzen hasi dira; nanohodietan zuntz neuronala sortu da, eta alde bateko eta besteko neuronak lotu egin dira. Ibiltzeko zailtasunak zituen arratoia hobeto ibiltzen hasi da.

CIC Biomaguneko bi taldek eta Italiako SISSAko beste batek lortu dute. Biomaterialen Ikerketa Kooperatiboko Zentroa da CIC Biomagune; Ikerketa Aurreratuen Nazioarteko Goi Eskola SISSA. AEBetako PNAS zientzia aldizkarian argitaratu dute.

Entzefaloaren eta gorputzaren arteko lotura egiten du bizkar muinak, neuronen eta nerbio seinaleen bidez. Bizkarrezurraren barruan egoten da, babestuta. Bizkar muineko lesioek mugitzeko, sentitzeko eta giza gorputzeko funtzioak kontrolatzeko gaitasuna murrizten edo kentzen dute.

Karbonozko nanoegiturak ezagunak dira duela hainbat urtetik. Zientziaren arlo askotan erabiltzen dira. Karbonozko egitura bat da, esaterako, grafenoa: karbono atomoz osatutako xafla bat. Grafeno xafla bat hartu eta kiribilduz gero, ordea, karbonozko nanohodi bat lortzen da, eta beste ezaugarri batzuk izaten ditu.

Ikerketa horretan ez dute karbono nanohodi bat erabili, karbono nanohodi multzo bat baizik. Elkarri lotuak, elkarrekin gurutzatuak... «Txorien habia baten modukoa da, hiru dimentsiokoa». Pedro Ramosena da azalpen grafikoa. CIC Biomaguneko Ikerbasque irakaslea eta Erresonantzia Magnetiko Bidezko Irudi Unitateko burua da Ramos.

Haien ikerketaren kasuan, karbonoa oso erabilgarria eta eraginkorra da, bi propietaterengatik: propietate mekanikoengatik eta eroankortasunagatik.

Mekanikoak, egitura arratoien bizkar muinean sartu dutelako, eta bertara egokitu behar dutelako: sendoa izan behar du, baina ez gogorregia; neurri batean, elastikoa... Nerbioen eta neuronen hazkuntza eutsiko duten aldamioak, zubiak, izan behar dute, baina malguak. Ikertzaileek karbono nanohodizko «esponjak» deitu diete arratoietan jarritako egiturei, «harroak direlako».

Karbonoak propietate elektrikoak ditu, eta bere eroankortasuna ere funtsezkoa izan da: ikerketaren helburua neuronak lotzea izan baita, eta neuronak seinale elektrikoen bidez komunikatzen baitira. Karbonozko nanoegiturak oso eraginkorrak dira zelula kitzikakorretan, hau da, nerbio zeluletan eta bihotz zeluletan.

Ikerketak hiru talde eta zutabe izan ditu: alde batetik, Maurizio Prato, CIC Biomaguneko Ikerbasque irakaslea, kimikaria eta munduan erreferentea karbonoan oinarritutako biomaterialetan; bestetik, Laura Ballerini, SISSAko irakaslea, elektrofisiologoa eta nerbio sistemaren lesioetan aditua; eta, azkenik, Ramos bera, irudi biomedikoetan eta irudiak biomedikuntzan aplikatzen aditua.

In vitrotik in vivora

Pratok eta Ballerinik hamarkada bat baino gehiago daramate laborategian karbonozko nanoegiturak probatzen, neuronen arteko loturak lortzeko. In vitro, zelula hazkuntzetan.

Lortua zuten; bazekiten funtzionatzen zuela. Ramosek azaldu duenez, «ikusi zuten bi neurona hartuz gero eta bakoitza material honen ertz batean jarriz gero, material hau eroalea denez, elkarrekin komunikatzen direla, seinale elektrikoak bidaltzen hasten direla. Neuronak elkarrekin hitz egiten hasten ziren, eta baita zabaltzen ere, materialaren gainean hazten. Elkarrekin lotu arte».

Gainera, in vitro esperimentuetan lortutako neuronen arteko konexioa eta komunikazioa ez zen zentzurik gabea, «erreala eta koordinatua» baizik: «Koherentea zen, elkarrengandik gertu dauden eta elkar komunikatzen diren neuronek duten moduan».

Hurrengo urratsa in vivo frogatzea zen, hau da, sistema bizietan eta benetako lesio batean. Neuronen arteko konexioa lortzeko zalantzez gain, galdera asko zituzten: sistema egonkorra izango al zen lesio batean sartuta? Nola erantzungo zuen gorputzaren immunitate sistemak? Errefusatuko zuen? Zelulen hazkunde anormal bat eragingo al zuen, hau da, tumore bat?

Arratoietan probatu zuten. Bizkar muinaren zati bat moztu zieten, erdia. «Horrela», azaldu du Ramosek, «mugikortasunari eutsi zieten eta beste funtzio batzuk ere kontrolatu zituzten: maskuriarena, esaterako».

Azkarrago eta hobeto

Arratoi batzuei karbonozko nanohodien egitura jarri zieten bizkar muineko lesioan, eta beste batzuei ez. Bizkar muinaren zati bat moztuta, ibiltzeko zailtasunak zituzten, atzeko hankekin batez ere. «Berez», Ramosen esanetan, «arratoi arrunt batek sei edo zortzi hilabetean mugikortasunaren zati bat berreskuratuko luke». Karbonozko nanohodien egitura jarri zieten arratoien kasuan, jarri ez zietenek baino azkarrago eta hobeto berreskuratu zituzten mugikortasuna eta koordinazioa. «Zortzi hilabetera, mugikortasun testetan ezin genituen animalia osasuntsuetatik bereizi».

Ramosen kasuan, erresonantzia magnetikoaren bidez neurtu eta ikusi du bilakaera. Irudi funtzionala erabili du, arratoiei eragindako estimuluek garunean erantzunik zuten ikusteko: «Atzeko hanketan estimulu bat eraginez gero, esaterako, garunean eremu batzuk aktibatzen dira. Animalia lesionatu bat estimulatuta, garuneko aktibitatea oso apala izaten da, edo ez da egoten; karbonozko egitura jarritako arratoietan, berriz agertu zenaktibitate hori». Gainera, irudi tekniken bidez ikusi zuten garuna normal funtzionatzen ari zela, animalia osasuntsuen pare.

Potentzia handiko erresonantzia magnetikoko makina bat dute, animalia txikiak aztertzeko diseinatua. Horrela, zehaztasun handiz aztertu ahal izan dituzte arratoien zuntzen mikroegiturak. Zuntzen mapak, hiru dimentsioko irudiak, egin dituzte traktografiaren bidez.

Neuronak arratoiei jarritako karbonozko nanoegituretan hazi ziren, inguruan eta zuloetan, txirikordatuta. Nanoegitura horiek biobateragarriak dira eta gorputzean geratzen dira; gorputzak ez ditu xurgatzen: «Karbono hutsa da, bizigabea, hortz baten modukoa. Ez da degradatzen, eta ez da suntsitzen».

Zuhurtasun eske

Aurrerapen garrantzitsua da. Hurrengo galdera da ea arratoietan probatutakoa noiz iritsiko den, iristen baldin bada, gizakietara. Bizkar muineko lesioak larriak izan ohi dira; jendearen mugikortasuna eta bizimodua baldintzatzen dute, eta edozein aurrerapenek itxaropen handia sortzen du gaixoengan eta senideengan.

Ramosek nabarmendu du asko falta dela gizakietan erabili ahal izateko. «Gizakietara hedatzeko ezaugarri guztiak ditu: frogatu dugu baliagarria dela, eraginkorra, animalia ereduetan ez du kontrako erreakziorik eragiten», zerrendatu ditu arrakastak. «Baina zuhurrak izan behar dugu; lan asko egin behar da oraindik. Egiten dugun urrats bakoitza aurrerabidea da, lan ildo berri bat, baina horrek ez du esan nahi urte gutxitan gizakietan aplikatuko denik. Dena den, norabide egokia hartu dugu».

Ohartarazi du arratoietan lortutakoa ezin dela zuzenean gizakietara estrapolatu, arratoiek plastizitate neuronal handiagoa dutelako —nerbio sistemaren gaitasuna bere burua birsortzeko eta berriro konektatzeko—.

Urrats garrantzitsua da, baina asko dago egiteko. «Alderdi asko landu behar dira», Ramosen esanetan. «Materialari dagozkionak, materiala ezartzeko baldintzei dagozkionak, materialak jarduteko baldintzei dagozkionak...».