Mar tie 2013A

nu

l X

V

3

Implanturi spinale polimerice

YOUR MED.CO NEWSLETTER

După ani de căutări, geneticienii cerce- tează încă în speranţa aflării unui „cod al histonelor“ care să reglementeze uniform ex-presia genelor… De curând, echipa condusă de Trey Ideker, de la Institutul de Medicină Genomică al Universităţii din Carolina (S.U.A.), a demonstrat că acest cod este, în fapt, mult mai complex decât se prevăzuse!

Element cheie, histonele sunt acele pro-teine în jurul cărora se înfăşoară spirele ADN şi ale căror modificări favorizează sau in-hibă activitatea genelor vecine; codul trebuie să compileze efectele acestor modificări tra-versând genomul.

Cercetătorii au probat, încă din anii ‘90, că a deplasa o genă în afara regiunii ei de ori-

gine înseamnă să schimbi histonele care o înconjoară, alterându-i expre-sia. Dar, apoi, studiile au bătut pasul pe loc.

Pentru a avea, în cele din urmă, o vedere de ansamblu asupra su- biectului, geneticianul american a decis să testeze efectele mediului, ale histonelor asupra unei gene cu-noscute: „KanMX“. Aceasta a fost inserată succesiv în 90 de puncte ale genomului levu-rii „Saccharomyces cerevisiae“. Şi activitatea ei a fost măsurată. Surpriză: exprimarea ei a trecut de la simplu la cvadruplu, în func- ţie de localizare. În acelaşi timp, geneticienii au constatat că modificările histonelor cu-

Legea expresiei genelor –încă o enigmă

Mai multe informaţii: »www.medco.ro

noscute pentru inhibarea genelor erau fără efect asupra „KanMX“. Expresia lor depinde, deci, de alte elemente, precum vecinătatea şi identitatea însăşi a genei, care vor trebui descoperite. (A.V.)

Martie 2013 3

Din sumar

Proteză de braţ controlatăde muşchişi de nervi

Instrumentpentru citireaminții unuişoarece

Diagnosticul bolii, la simpla atingerea unui buton

Interfața creier–creier permite transmitereade informații tactile şi motorii

Introspecțiiîn originile timpurii ale autismului, ADHD șidislexiei

Cartografierea conectomilor structurali,în autism

Răcirea ar putea preveni trauma indusăde epilepsie

Senzor cerebralfără fir

Implanturi spinale polimericeacoperite cu filme bioactive

Bioingineriiau printat 3-Do urecheartificială

Pag. 7

Pag. 5

Pag. 9

Pag. 10

Pag. 12

Pag. 14

Pag. 15

Pag. 16

Pag. 18

Pag. 8

lare pe care o persoană le-ar putea purta pentru a traduce scene vizuale în tipare de lumină, care stimulează celulele modificate genetic.

În lucrarea lor, publicată în ediţia din 26 februarie a revistei „Nature Communications“, cercetătorii de la „Technion“ arată modul în care lumina de la holografia generată de computer ar putea fi folosită pentru a stimula aceste celule reparând re-tina şoarecelui.

Cheia, spun ei, este de a folosi un stimul luminos, intens şi precis, care poate declanșa activitatea în-tr-o varietate de celule dintr-o dată.

„Holografia, pe care o utilizăm, are avantajul de a fi relativ precisă și intensă“, a subliniat Shy Shoham. „Și ai nevoie de aceste două calităţi pentru a vedea“.

Cercetătorii au apelat la holo-grafie, după analizarea altor opțiuni, inclusiv deflectoare laser și afișaje digitale, utilizate în multe proiectoa-re portabile, pentru a stimula aceste celule.

Ambele metode au neajunsurile lor, a explicat Shoham.

Afișajele digitale luminoase pot stimula mai multe celule nervoase dintr-o dată, dar intensitatea luminii este scăzută și eficiența ei foarte scăzută.

Celulele genetic reparate sunt mai puţin sensibile la lumină decât celulele sănătoase retiniene norma-le, deci au nevoie de o sursă de lu-mină strălucitoare, de preferință un laser, pentru a fi activate.

ercetătorii conduşi de profe-sorul de inginerie biomedicală Shy Shoham, de la „Techni-

on-Israel Institute of Technology“, testează puterea holografiei de a stimula artificial celule din ochi, cu speranța de a dezvolta o nouă stra-tegie pentru restaurarea bionică a vederii.

Ei susţin că holografia generată de calculator ar putea fi utilizată în asociere cu tehnica numită opto-genetică – folosind terapia genică – pentru a livra proteine sensibile la lumină celulelor nervoase retiniene deteriorate.

În condiții precum retinita pig-mentară (RP) – care afectează aproximativ una dintre 4.000 de persoane în Statele Unite –, aceste celule sensibile la lumină degene-rează conducând la orbire.

„Ideea de bază a optogeneticii este de a lua o proteină sensibilă la lumină dintr-un alt organism – de obicei, de la alge sau bacterii – și a o introduce într-o celulă țintă, ca să fotosensibilizeze celula“, a explicat Shy Shoham.

Impulsuri intense de lumină pot activa celulele nervoase nou sensi-bilizate de această abordare a tera-piei genice.

Dar Shoham a declarat că cer-cetătorii din întreaga lume sunt încă în căutarea celui mai bun mod de a livra modele de lumină, astfel încât retina să „vadă“ sau să răspundă în mod aproape normal.

Planul este de a dezvolta într-o zi un set de căşti sau proteze ocu-

Alina VÂLCEA

AC

CE

NT

C

(Continuare în pag. 22)

Tehnica holografic\ ar putea contribui la restaurarea

vederii bionice

4 Martie 2013

Colegiul Ştiinţific:

Prof. Dr. Radu NEGOESCUInstitutul de Sănătate PublicăDr. Ing. Ioan VOICUInstitutul pentru Tehnologii Avansate, BucureştiProf. Dr. Florian PURGHEL,Spitalul clinic de Urgenţă„Bagdasar Arseni“Dr. Ing. Gheorghe SAJIN,Institutul de Cercetare-Dezvoltarepentru Microtehnologie, Bucureşti

Dr. Corneliu MOLDOVANConf. Univ. Dr. Manole COJOCARU(CS I, EurClinChem)Dr. Lilia MORARI

Recenziile articolelor ştiinţificeau fost făcute de:Prof. Dr. Ing. Constantin BUCŞANConf. Dr. Ing. Sorin KOSTRAKIEVICI

Corespondenţi în străinătate:München – dipl. fiz. Maria ŢIŢEICA

Responsabilitatea asupra textului,reclamelor şi conţinutului articolelorrevine în întregime autorilor.Reproducerea totală sau parţialăa articolelor publicate în această revistă este posibilă numai cu acordul scrisal editorilor.

este marcăînregistrată.

Director fondator: Mihai CHEŢANRedactor şef: Iuliana BUNEAColectivul de redacţie:Dan Andrei CHEŢAN, Iulia PÂNDARU

Redacţia şi administraţia:Str. Rucăr, nr. 32, Sector 1, BucureştiTel. (021) 666.24.82, (021) 666.25.22

ISSN 1583-3631

Editor

Închiderea ediţiei: 29-03-2013

ZO

OM

n articol publicat, de curând, în revista „Investigative Oph-talmology and Visual Science“

readuce în atenţie potenţialul terape-utic valoros al carnosolului, un acid extras din frunze de rozmarin, pus în evidenţă în urmă cu câţiva ani de cercetătorii de la „Stanford Institute“, care i-au demonstrat puternicul efect antioxidant capabil să contracareze leziunile provocate de radicalii liberi la nivelul creierului.

Radicalii liberi constituie un factor

a interval de o lună de la impresi-onanta realizare a bioinginerilor şi medicilor de la „Cornell University“

– care au construit o ureche artificială din colagen şi celule umane, utilizând o imprimantă 3-D, deschizând calea recu-perării malformaţiilor provenite din micro-tia sau din accidente – de data aceasta, la Zaventem, în Belgia, a avut loc un alt

eveniment cu implicaţii semnificative în chirurgia şi implantologia umană.

Cazul: un pacient oncologic, în sta-diu avansat, a cărui diformitate afecta partea superioară a maxilarului şi ochiul drept, cu serioase consecinţe asupra calităţii vieţii şi pentru care nu există tra-tament convenţional. Nu lipsea numai ţesutul moale, ci şi osul şi dinţii. Echi-pa de intervenţie a decis anaplastolo-

L gia cranio-maxilofacială (CMF). Au fost implicaţi şi patru ingineri de la „Materi-alise“, pentru a reconstitui osul lipsă, a realiza proiectarea digitală…

Tehnica imprimării tri-dimensionale a materialelor a fost, de această dată, utilizată pentru a reconstitui aproape 75% din partea dreaptă a feţei bărbatu-lui. Materialul întrebuinţat la dezvoltarea

implantului, polieterke-tona (PEEK) a fost im-primat cu o suprafaţă acoperită cu striaţii, pri-elnică dezvoltării celu-lelor umane. Pentru ca, o dată complexa plastie încheiată, pacientul să se poată alimenta…

Anaplastologul Jan De Cubber, cu o experienţă de 25 de ani şi 5 brevete în domeniu, a demonstrat că imprimarea 3-D (în titan), asociată cu un material care incurajează dezvolta-rea celulelor umane, permite obţinerea unor implanturi impresionant de realiste, permiţând, în final, chirurgilor să recu-pereze aspectul şi funcţionalitatea unor persoane afectate de malformaţii sau accidente. (I.O.)

Tehnologia de imprimare 3-D avanseaz\ în domeniul medical

Medicament pentru creier [i ochide risc major şi pentru apariţia dege-nerescenţei maculare, afecţiune care, o dată cu înaintarea în vârstă, poate evolua în orbire.

Cercetătorii au testat efectul tera-peutic al carnosolului şi asupra celu-lelor retinei afectate de radicalii liberi. Noul studiu a pus în evidenţă enzi-mele antioxidante, produse de acidul carnosol, care scad nivelul radicalilor liberi şi acţiunea lor de degradare a retinei.

În articolul publicat în revista „In-vestigative Ophtalmology and Visual Science“, Emmanuel de Viel face referire la observaţiile cercetătorilor în testarea efectului terapeutic al aci- dului extras din frunze de rozmarin şi la dezvoltarea unui tratament ba-zat pe derivaţi ai carnosolului pentru prevenirea leziunilor cerebrale carac-teristice Alzheimer, precum şi pen- tru prevenirea degenerescenţei ma-culare. (I.O.)

U

Martie 2013 5

CH

IRU

RG

IE R

EC

ON

ST

RU

CT

IVĂ

expandate, iar, uneori, chirurgii cons- truiesc urechile înlocuitoare dintr-o coastă recoltată de la pacient.

Această opțiune este dificilă şi du-reroasă pentru copii, iar urechile astfel reconstruite au rareori aspect complet natural sau funcţionalitate completă, după opinia lui Spector.

Pentru a forma urechile, Bonassar şi colegii lui au început cu imaginea 3-D digitalizată a urechii unui subiect uman și au convertit imaginea într-o ureche „solidă“ digitalizată, folosind o impri-mantă 3-D pentru a asambla mulajul.

Ei au injectat mulajul cu colagen extras din cozi de șobolan și, apoi,

au adăugat 250 de milioane de celule de cartilaj obţinut de la urechi de vaci.

Înalta densitate a gelului obţinut de bioinginerii de la „Cornell“ este simi-lară cu consistența „Jell-O“ când este eliminat mulajul. Colagenul a servit ca o schelă pe care putea creşte cartilajul.

„Procesul este rapid“, a subliniat Bonassar. „Este ne-voie de o jumătate de zi pentru a proiecta mulajul, de circa o zi pentru a-l imprima, 30 de minute pentru a injecta gelul și putem scoate urechea peste alte 15 minute. Noi am tăiat urechea şi apoi am lăsat-o, mai multe zile, în mediu de cultură de celule nutritiv, înainte de a fi implantată“.

Incidența micro-tiei – malformaţie în care urechea exter-nă nu este pe deplin dezvoltată – variază

Cristina SORESCU

ioinginerii şi medicii de la „Cor-nell University“ au creat o ure-che artificială, care arată și se

comportă ca o ureche naturală, oferind o nouă speranţă pentru miile de copii născuți cu o malformație congenitală numită microtia.

Într-un studiu publicat, la 20 februa-rie, în „PLoS ONE“, bioinginerii de la „Cornell“ şi medicii de la „Weill Cornell Medical College“ au descris cum au obţinut, printând 3-D, geluri injectabile realizate din celule vii, urechi care sunt, practic, identice cu o ureche umană.

După o perioadă de trei luni, aceste urechi flexibile au crescut cartilaj pen-tru a înlocui colagenul folosit pentru a le modela.

„Aceasta este o reuşită atât pentru medicină, cât şi pentru stiinţa de bază, demonstrând ce putem realiza când lu-crăm împreună“, a subliniat coautorul lucrării, profesorul asociat de inginerie biomedicală Lawrence Bonassar.

Noua ureche poate fi soluția pe care medicii care practică chirurgia re-constructivă o visau de mult, pentru a-i putea ajuta pe copiii născuţi cu ureche diformă, a precizat autorul principal al lucrării, dr. Jason Spector, director al Laboratorului de Medicină Bioregene-rativă şi Chirurgie, profesor asociat de chirurgie plastică la „Weill Cornell“.

„Urechea obţinută prin bioingine- rie ar putea permite, de asemenea, re- constituirea urechii externe la persoa-nele care și-au pierdut-o parțial sau total într-un accident sau datorită can-cerului“, a mai spus Spector.

Urechile pentru reconstrucţie sunt, de obicei, construite cu materiale care au o consistență asemenea spumei

Bde la aproape 1 la mai mult de 4 cazuri la 10.000 nașteri, în fiecare an. Mulți copii născuţi cu microtia au urechea interioară intactă, dar prezintă o acui- tate acustică scăzută datorită lipsei structurii externe.

Bonassar și Spector au colaborat la dezvoltarea, prin bioinginerie, a unor „piese de schimb“ pentru reconstituirea de organe umane, din anul 2007.

De asemenea, Bonassar a lucrat cu neurochirurgul Roger Hartl, de la „Weill Cornell“, pentru înlocuirea dis-curilor coloanei vertebrale cu structuri obţinute prin bioinginerie, utilizând une-le din tehnicile demonstrate în studiul publicat, recent, în „PLoS ONE“.

Cercetătorii se concentrează în mod special pe structuri de înlocuire umane care sunt în principal realizate din car-tilaj – articulații, trahee, coloană verte-brală, nas – deoarece cartilajul nu are nevoie să fie vascularizat cu o sursă de sânge pentru a supraviețui.

Ei caută acum modalităţi de a extin-de populațiile de celule umane cartila-ginoase ale urechii în laborator, astfel încât aceste celule să poată fi folosite în mulaj, în locul cartilajului de vacă.

„Utilizarea celulelor umane, în spe-cial a celor prelevate de la pacientul care necesită reconstituirea unui or-gan, ar reduce orice posibilitate de respingere“, a spus Spector. El a adă-ugat că momentul cel mai bun pentru a implanta o ureche artificială la copii ar fi atunci când aceştia au aproxima-

tiv 5 sau 6 ani. La această vârstă, ure-chile sunt 80% din mărimea lor de adult.

„Dacă toate tes-tele de siguranță și eficacitate pe care urmează să le des-făşurăm vor avea rezultate bune, ar pu- tea fi posibilă încer-carea primului im-plant uman al unei urechi artificiale rea-lizate de cercetătorii de la «Cornell» în mai puțin de trei ani“, a declarat Spector.

(Sursa: „CornellUniversity“)

o ureche artificială

6 Martie 2013

ercetătorii de la „Washington Uni-versity“, din St. Louis, au creat o nouă tehnologie de curăţare a

aerului, care ar putea proteja mai bine plămânii omului de alergeni, virusuri şi particule ultrafine din aer.

Aparatul, cunoscut sub numele de „SXC ESP“, a fost creat de o echipă condusă de prof. dr. Pratim Biswas, pre-

şedinte al Departamentului de Energie, Ingineria Mediului & Chimică, la Şcoala de Inginerie şi Ştiinţe Aplicate.

Un studiu recent al dispozitivului, publicat în „Applied and Environmental Microbiology“, a constatat că acesta ar putea ajuta la prevenirea infecţiilor res-piratorii şi virale și a reacţiilor alergice induse prin inhalare mai eficient decât sistemele existente, bazate pe filtre.

Astmul bronșic, o boală respiratorie cronică, care poate fi declanşată de in-halarea alergenilor, polenului, părului animalelor de companie și altor particu-le, este una dintre cele mai costisitoare probleme de sănătate, necesitând, în Statele Unite, cheltuieli de peste 50 de miliarde de dolari.

„Deoarece mulți oameni din țările dezvoltate petrec majoritatea timpului în interior, menținând o calitate cores-punzătoare a aerului din interior, este o necesitate absolută pentru protejarea sănătăţii publice“, spune Biswas.

Noul dispozitiv încorporează iradie-rea cu raze X de slabă intensitate, ca o componentă a procesului de precipitare electrostatică utilizată în prezent pentru a elimina particulele mari din curenții de aer.

Prin încorporarea razelor X slabe, tehnologie îmbunătățită a precipită-rii electrostatice, cercetătorii au reuşit să asigure încărcarea foarte eficientă a particulelor de diferite dimensiuni și captarea lor în dispozitivul „SXC ESP“.

Ei au expus şoareci cu sisteme imunitare compromise la fluxul de aer care trece prin unitatea care a contac-tat virusuri infecțioase, alergeni, antrax, variolă şi alte particule din aer.

Şoarecii sensibili au supraviețuit, relevând faptul că sistemul „SXC ESP“ a fost foarte eficient în eliminarea aces- tor agenți biologici din aer.

„Dispozitivele tradiționale de purifi-care a aerului pot capta virusuri sau alte particule toxice în filtru, unde acestea persistă şi pot să crească“, atrage aten-ţia Biswas.

„Noul dispozitiv găsește particula de virus sau toxică sau agentul bio-terorist şi îl inactivează într-o singură aplicație“.

În cele din urmă, această tehnolo- gie ar putea fi încorporată în purifica-toare de aer de sine stătătoare sau scalate pentru a fi utilizate în cabine de aeronave, birouri și sisteme HVAC rezidențiale.

De asemenea, ar putea fi folosi-te pentru a curăța un motor diesel sau sistemele de evacuare a gazelor de ardere ale termocentralelor.

Michael Gidding, care urmează să absolve în 2013, cu un MBA, un bu-chelor în inginerie chimică și master în domeniul energiei, mediului și ingine- rie chimică, și Daniel Garcia, absolvent de inginerie chimică, şi-au unit forțele pentru a scala această tehnologie pen-tru utilizare comercială.

Firma înfiinţată de ei, „Aerosol Con-trol Technologies“ (ACT), se bazează pe brevetele proceselor dezvoltate de Biswas.

Gidding susţine că există multe aplicații pentru această tehnologie în industria cărbunelui, de la controlul prafului și securitatea în mină până la epurarea gazelor de ardere de la termocentrală.

Gidding și Garcia lucrează la un prototip, pentru a fi testat ca un substitut al filtrului de particule diesel.

(Sursa: „Washington University“,St. Louis)

ME

DIC

INĂ

PR

EV

EN

TIV

Ă Un nou aparat captează mai bine virusuri şi agenţi patogeni din aer

Ana BARBU

C

Martie 2013 7

ME

DIC

INĂ

RE

CO

NS

TR

UC

TIV

Ă

YOUR MED.CO NEWSLETTER

Confruntată cu o proteină necunos-cută, „Escherichia coli“, bacteria cea mai studiată în laborator, este capabilă să adopte o morfologie radical nouă.

Faptul i-a surprins pe biologii ame-ricani, după ce au introdus în genomul bacteriei gena unei proteine artificiale concepută de ei.

Această proteină, pe care au denu-mit-o DX, s-a dovedit capabilă să „con-fişte“ combustibilul care alimenta bacte-ria cu energie. Pe loc, puţin după ce au început să o fabrice, bacteriile înfometate şi-au schimbat forma, întinzându-se în fi-lamente foarte lungi.

Studiindu-le mai îndeaproape, biologii

au remarcat că aceste interminabile ce- lule erau divizate în compartimente regu-late. După ei, „Escherichia coli“ utilizează o strategie similară celor a personalului de pe submarine, care, în caz de avarie, izolează partea afectată a navei, cu aju-torul unor porţi etanşe: bacteria utilizează armele lipidelor pentru a izola proteinele toxice.

Niciodată acest tip de reacţie nu a mai fost observat la o bacterie!

Utilizarea biologiei sintetice, în acest caz, sub forma unei proteine inedite în natură, a permis, deci, punerea în evi-denţă a unor proprietăţi necunoscute ale viului. (I.O.)

„Escherichia coli“ demonstreazăo capacitate nebănuită de înnoire

Mai multe informaţii: » » www.medco.ro

Un nou aparat captează mai bine virusuri şi agenţi patogeni din aer

îmbinarea cu ţesuturile înconjurătoare“, a precizat dr. Afsaneh Rabiei, profesor aso-ciat de mecanică şi inginerie aerospaţială la „N.C. State“, principalul autor al unui articol referitor la cercetare.

„Provocarea a fost că aceste acope-riri trebuie încălzite la 500°C, dar polime-rul se topește la 300°C. Am rezolvat în sfârșit problema“.

Primul pas în noua tehnică a fost acoperirea implantului cu un strat subțire de zirconiu stabilizat cu oxid de ytriu (YSZ).

Al doilea pas: se aplică un strat de hi-droxiapatită, un fosfat de calciu, care ade-ră bine la os. Apoi, cercetătorii au încălzit stratul de hidroxiapatită cu microunde.

Stratul YSZ acționează ca un scut ter-mic, prevenind topirea PEEK.

Între timp, căldura dă hidroxiapatitei

ercetătorii de la „North Carolina State University“ au realizat pentru prima oară cu succes implanturi

acoperite cu un film de polimer bioactiv.Descoperirea ar trebui să îmbună-

tățească rata de succes a acestui fel de implanturi adesea folosite în inter-vențiile chirurgicale spinale.

Polimerul folosit în aceste implanturi, numit „PEEK“, nu fuzionează bine cu osul sau cu alte țesuturi din organism.

Din această cauză, se poate pro-duce frecare la contactul implantului cu țesuturile înconjurătoare, ceea ce poate duce la complicații medicale și nevoia de intervenţii chirurgicale suplimentare.

„Am dorit să aplicăm un strat bioactiv care să permită implanturilor de polimer

Co structură cristalină care o face mai stabilă în organism, ceea ce înseamnă că fosfatul de calciu se va dizolva mai lent – promovând aderarea la osul în- conjurător.

„Am primit finanțare de la «National Institutes of Health» pentru a continua cu testarea pe animale în scopul perfec- ţionării acestei tehnici“, a menţionat Ra-biei. „Apoi, vom trece la teste clinice“.

Lucrarea „Prelucrarea și evaluarea acoperirilor bioactive pe implanturi po-limerice“, este publicată în „Journal of Biomedical Materials Research: Part A“. Coautor al lucrării a fost dr. Stefan San-dukas, doctorand la „N.C. State“.

Cercetarea a fost susţinută, în parte, de către „National Science Foundation“.

(Sursa: „North Carolina StateUniversity“)

pentru a îmbunătăți aderența la osSorina RADU

8 Martie 2013

NE

UR

OŞ

TII

NŢ

Ă

a Spitalul Universitar „Sahlgren-ska“, a fost efectuată, pentru prima dată, o operație într-un

caz în care au fost implantaţi perma-nent în nervii şi muşchii unui pacient amputat electrozi pentru a controla direct un braț protetic.

Rezultatul permite controlul natu-ral al unei proteze robotizate avan-sate, cu efect similar mişcării unui membru natural.

Echipa de chirurgi, condusă de dr. Rickard Brånemark, de la Spita-lul Universitar „Sahlgrenska“, a efec-tuat prima operație de acest gen, unde electrozii neuromusculari au fost permanent implantaţi într-un pa-cient amputat.

Intervenţia a fost posibilă datorită tehnologiei avansate nou dezvoltată de Max Ortiz Catalan, cu participa-rea dr Rickard Brånemark, de la Spi-talul Universitar „Sahlgrenska“, şi Bo Håkansson, de la „Chalmers Univer-sity of Technology“.

„Noua tehnologie reprezintă un progres major, având multe avantaje faţă de tehnologia actuală, care ofe-ră funcționalitate foarte limitată pacienților cu membre lipsă“, preci-zează Rickard Brånemark.

Mari provocări: au existat două probleme majore în promovarea pro-tezelor robotizate: 1) cum să fie atașat ferm un dispozitiv artificial la corpul uman; 2) cum să fie obţinut controlul intuitiv și eficient al prote-zei, pentru a fi cu adevărat utilă și a reconstitui funcționalitatea pierdută.

„Noua tehnologie rezolvă ambele probleme, ancorând la un os al pa-cientului proteza cu electrozi im-

plantați“, a specificat Rickard Brå-nemark, care, împreună cu echipa sa, a dezvoltat un sistem de implant de pionierat, numit „Opra“ (osteoin-tegrarea protezelor pentru reabilita-rea amputaţilor).

Un șurub de titan, așa-numitul implant osteointegrat, care este fo-losit pentru a ancora proteza direct la mont, oferă multe avantaje faţă de priza protezei folosită în mod tradițional.

„Noul sistem permite pacientului un grad complet de mișcare, mai puține probleme pentru piele și un sentiment mult mai natural, că prote-za este parte a corpului. În general, aceasta asigură celor amputaţi o ca-litate mai bună a vieții“, subliniază Rickard Brånemark.

Cum funcţionează: în prezent, protezele robotizate se bazează pe aplicarea electrozilor pe piele, pen-tru a creşte activitatea electrică a mușchilor care conduce la câteva acțiuni efectuate de proteză.

Problema, în cazul acestei abor-dări, este că, în mod normal, sunt recuperate doar două funcții din ze-cile de mișcări diferite de care este capabil un organism. Prin folosirea electrozilor implantați, pot fi preluate mai multe semnale, prin urmare,

este posibil și controlul mai bun al mișcărilor. Mai mult decât atât, prin stimularea neuronală, este posibil să se furnizeze pacientului, o per-cepție naturală, „sentimentul“ funcţi-onalităţii membrului.

„Noi credem că electrozii implan-taţi, împreună cu stabilitatea pe ter-men lung a interfeţei om-mașină oferită de implantul osteointegrat, este o descoperire care va deschide calea pentru o nouă eră în înlocuirea membrelor amputate“, susţine Rick-ard Brånemark.

Primul pacient a fost recent tratat cu această tehnologie, iar primele teste au dat rezultate excelente. Pa-cientul, anterior utilizator al unei mâini robotice, a raportat dificultăți majore în exploatarea dispozitivului în medii reci și calde și interferențe cu mușchii umerilor. Acum, datorită noului sistem, aceste probleme au dispărut, iar pacientul a raportat că, în prezent, nu este necesar aproape nici un efort pentru a genera semna-le de control al braţului protetic.

Mai mult decât atât, testele au arătat că pot fi efectuate, în mod co-ordonat, mai multe mişcări și că mișcări diferite pot fi efectuate si-multan.

„Următorul pas va fi acela de a testa stimularea electrică a nervilor, pentru a vedea dacă pacientul poate simţi stimuli de mediu, obținând o senzație artificială. Scopul final este de a găsi un mod mai natural de a înlocui un membru pierdut, pentru a îmbunătăți calitatea vieții persoane-lor cu amputații“, subliniază Rickard Brånemark.

(Sursa: Spitalul Universitar„Sahlgrenska“)

controlată de muşchi şi de nerviAna BARBU

Premier\ mondial\

L

Martie 2013 9

torului în timp ce acesta se deplasea-ză într-un spaţiu mic închis, pe care cercetătorii îl numesc arenă.

Aprinderile neuronale arată ca fo-curi de artificii mici verzi, care irup ale-atoriu pe un fundal negru, dar cercetă-torii au descifrat modele clare în haos. „Ne putem da literalmente seama unde este şoarecele în arenă uitându-ne la aceste lumini“, a precizat Mark Schnitzer, profesor asociat de biologie și de fizică aplicată, autorul principal al lucrării publicată, recent, în revista „Nature Neuroscience“.

Atunci când şoarecele zgârie la perete într-o anumită zonă a arenei, un neuron specific se va aprinde şi va emite un flash verde. Când şoarecele aleargă către o altă zonă, lumina de la primul neuron dispare și o nouă celulă străluceşte.

„Hipocampul este foarte sensibil la mediul obişnuit al animalului şi îl recunoaşte, şi celule diferite răspund la diferite părți ale arenei“, a observat Schnitzer. „Să ne imaginăm mergând în jurul biroului. Unii dintre neuronii din hipocampul nostru se aprind atunci când ne aflăm în apropierea birou-lui, alții când ne aflăm în apropierea scaunului. Acesta este modul în care creierul face o hartă reprezentativă a unui spațiu“.

Grupul a constatat că neuronii de şoarece se aprind în aceleași modele, chiar și atunci când a trecut o lună în-tre experimente.

„Capacitatea de a te întoarce și a observa aceleași celule este foarte

entru a citi mintea unui şoarece, este nevoie de câteva proteine fluorescente şi un microscop mic

implantat în capul rozătorului.Cercetătorii de la Universitatea

„Stanford“ au demonstrat o tehnică pentru observarea a sute de neuroni care se aprind în creierul unui șoarece viu, în timp real, și au legat această activitate de stocarea de informații pe termen lung.

Studiul fără precedent ar putea oferi un instrument util pentru studie-rea unor noi terapii în boli neurodege-nerative, cum ar fi Alzheimer.

Cercetătorii au folosit, în premieră, abordarea unei terapii genice pentru a provoca neuronii şoarecelui să ex-prime o proteină fluorescentă verde,

care a fost proiectată să fie sensibilă la prezența ionilor de calciu. Când un neuron se aprinde, celula este în mod natural inundată de ioni de calciu. Cal-ciul stimulează proteina, determinând întreaga celulă să strălucească verde fosforescent.

Un microscop mic implantat chiar deasupra hipocampusului şoarecelui – o parte a creierului care este critică pentru memoria spațială și episodică – captează lumina de la aproxima-tiv 700 de neuroni. Microscopul este conectat la un cip-cameră foto, care trimite o versiune digitală a imaginii la ecranul unui computer. Computerul afişează apoi, aproape în timp real, filme din activitatea cerebrală a roză-

P

importantă pentru a studia progresul bolilor cerebrale“, a spus Schnitzer.

De exemplu, în cazul în care un neuron special, la un şoarece de test nu mai funcţionează, ca urmare a de-cesului neuronal normal sau a unei boli neurodegenerative, cercetătorii ar

putea aplica un agent terapeutic ex-perimental şi apoi expune şoarecele la aceiaşi stimuli pentru a vedea dacă revine funcţia neuronilor.

Deși tehnologia nu poate fi folosită pe oameni, modele de şoarece sunt un punct comun de plecare pentru noi terapii în bolile umane neurodegene-rative și Schnitzer consideră că siste-mul ar putea fi un instrument foarte util în evaluarea cercetării preclinice.

Lucrarea a fost publicată în ediţia din 10 februarie a revistei „Nature Ne-uroscience“.

Cercetătorii au format o companie care urmează să producă şi să vândă dispozitivul.

(Sursa: „Stanford University“)

Sorina RADU

NE

UR

OŞ

TIIN

ŢĂ

minții unui şoarece

10 Martie 2013

LA

BO

RA

TO

R-P

E-U

N-C

IP

YOUR MED.CO NEWSLETTER

Mişcări bruşte ale ochilor, relaxarea muşchilor, vise persistând până dimineaţă – ce declanşează de multe ori noaptea aceas- tă stare atât de particulară a somnului para-doxal?

„Hipotalamusul“, răspunde Pierre-Her-ve Luppi, de la Universitatea din Lyon, care precizează: „până în prezent, trunchiul ce- rebral era considerat ca şef de orchestră“. În această regiune, fuseseră descoperiţi neuroni care activau şi inhibau somnul paradoxal.

Împreună cu echipa sa, Luppi a revelat, de curând, că aceşti neuroni sunt, de fapt, controlaţi de hipotalamus. Cercetătorii au arătat că, la şobolan, această regiune este

activată în timpul somnului paradoxal şi tri-mite mesaje la trunchiul cerebral; dacă ea este inactivată, somnul paradoxal nu apare.

Cercetătorii au conchis că neuronii din hipotalamus inhibă neuronii din trunchiul cerebral, care inhibă, la rândul lor, somnul paradoxal: ceea ce permite declanşarea lui.

„Este logic ca hipotalamusul să fie şe-ful de orchestră, căci somnul paradoxal im- plică numeroase schimbări în corp, pe care el este capabil să le genereze în paralel, prin reglarea hormonilor“, explică Pierre-Herve Luppi.

„Fără a mai socoti că hipotalamusul este în legătură directă cu cortex-ul, care poate

„Stăpânul“ viselor nu mai estecel care se credea

Mai multe informaţii: » »www.medco.ro

ând virusuri, precum HIV/SIDA lovesc în regiunile subdezvol- tate ale lumii, scapă de multe

ori de sub control, în parte, datorită lipsei unei modalităţi ușoare de a aduce echipamente de diagnostic pentru zonele îndepărtate, astfel încât bolile să poată fi identificate, tratate și oprite înainte să se răspândească.

De curând, un dispozitiv ieftin, por-tabil şi ușor de utilizat, construit de o echipă de ingineri şi biologi de la „Caltech Faculty“, promite să accele-reze diagnosticul infecției HIV/SIDA

și al altor boli – și să îmbunătățească tratamentul – chiar și în zonele cele mai îndepărtate ale lumii.

Echipa este condusă de biologul David Baltimore, de la „Caltech“, lau-reat al Premiului Nobel, preşedinte emerit, de profesorul de biologie Ro-bert Andrews Millikan şi Axel Sche-rer, profesor de inginerie electrică, fizică aplicată şi fizică.

Beneficiind de două granturi pri-mite recent de la „Bill and Melinda Gates Foundation“, Axel Scherer și David Baltimore au construit o nouă versiune a unui dispozitiv bazat pe reacții de polimerizare în lanț (PCR),

care generează mai multe copii ale unui acid nucleic patogen, permițând să fie detectată infecția.

Noul aparat PCR este suficient de mic pentru a fi purtat într-un ruc-sac și la fel de simplu de operat ca un DVD player.

Inventatorii săi speră să ofere tehnici moleculare rapide de diagnos-tic benefice pentru îngrijirea sănătăţii, disponibile și accesibile tuturor celor care au nevoie de ele.

Aparatul este rezultatul a aproape zece de ani de cercetare desfăşurată la „Caltech“.

În 2004, Scherer, lider în dome- niul microfluidicelor, și George Mal-tezos – atunci, masterand al lui Sche-rer, acum cercetător senior la „Cal- tech“ – au cercetat manipularea flui-delor biologice pe un cip.

În timp ce studia această proble-mă de inginerie interesantă, Maltezos a început să se întrebe dacă ar putea aplica tehnicile microfluidice pe care le-a perfecţionat la probleme din lu-mea reală.

Când a izbucnit, în Asia, pandemia de gripă aviară H5N1, el și colegii săi s-au confruntat cu o problemă grea din lumea reală.

Diagnosticul bolii, la simpla atingere a unui buton

Alina VÂLCEA

C

să-i semnaleze direct nevoia lui de somn paradoxal“. Rămâne acum să se înţeleagă ce funcţii are cu adevărat somnul para- doxal. (C.S.)

Martie 2013 11

LA

BO

RA

TO

R-P

E-U

N-C

IP

Diagnosticul bolii, la simpla atingere a unui butonCel mai bun instrument pentru

diagnosticarea H5N1, este un apa-rat PCR, care, în acest caz, necesită cantităţi mici de material viral și ge-nerează un număr mare de copii ale acidului nucleic patogen, astfel încât virusul poate fi identificat rapid.

În 2005, un dispozitiv PCR costa aproximativ 50.000 dolari, fiind prea scump pentru majoritatea clinicilor de sănătate din ţările în curs de dez-voltare.

În vara acelui an, Maltezos a con-struit prototipul unui apa-rat PCR mult mai puțin costisitor, care a conti-nuat să funcționeze bine la testele efectuate pe teren, în Thailanda, unde virusul H5N1 a fost agre-siv.

Dar acest aparat nu era încă un produs co-mercial viabil, în parte pentru că nu oferea re-zultatele testării suficient de repede.

Pentru a îmbunătăți performanțele dispoziti-vului, George Maltezos și Axel Scherer s-au gândit că au nevoie să mânuiască mai bine biologia din spatele bolilor infecțioase, astfel încât au făcut echipă cu David Baltimore, care a câştigat Premiul Nobel pentru activitatea sa în virolo-gie şi este unul dintre experții mondiali de top în SIDA.

S-au gândit, de asemenea, că, dacă vor putea construi un aparat pentru a detecta H5N1, acesta ar fi utilizabil şi pentru detectarea altor vi-rusuri sau boli, precum HIV/SIDA.

Până la sfârșitul anului 2006, o versiune mai nouă a instrumentu-lui putea evalua un eșantion în doar 94 secunde – comparativ cu 45 de minute, cât erau necesare aparatului PCR standard – și curând a fost con-stituită compania „Helixis“, pentru a produce și vinde tehnologia.

Primul produs lansat de „Helixis“, un instrument PCR de detectare a agenţilor patogeni numit „Eco“, a fost vândut pentru 13.000 dolari și a de-venit rapid un competitor pe piața mondială.

În 2010, „Helixis“ a fost achiziționa-tă de către „Illumina“, o companie de biotehnologie din San Diego, pentru aproximativ 105 milioane de dolari.

Dar, dacă „Eco“ este rapid și relativ ieftin, aparatul care are încă mărimea unui cuptor cu microunde, nu e ceva

comod de purtat pe un traseu de mun-te sau printr-o pădure tropicală pentru a ajunge la un sat cu oameni bolnavi.

După cumpărare, George Malte-zos a făcut echipă cu laboratoarele lui David Baltimore și Axel Scherer pentru a construi o nouă generație de aparate PCR, în mod special pentru a fi utilizate în zone îndepărtate din ţări în curs de dezvoltare ale lumii.

Cu un astfel de aparat PCR sim-plu, medicii dintr-un sat african, de exemplu, ar fi în măsură să diagnos-ticheze aproape imediat persoanele care suferă de boli greu-de-diagnos-ticat, precum tuberculoza, sau să stabilească dacă medicamentele ad-ministrate unui pacient cu SIDA sunt eficiente împotriva virusului.

„Pentru a aduce un aparat porta-

bil PCR la un punct-de-îngrijire din-tr-o zonă izolată, acesta trebuie să fie ieftin, trebuie să fie robust, iar noi tre-buie să automatizăm tehnologia cât mai mult posibil“, subliniază Scherer.

Cel mai nou prototip, alimentat de o baterie reîncărcabilă, funcționând la simpla apăsare a unui buton, con-stă într-un cip care poate analiza în-tr-o probă de sânge, la fața locului, diferiți agenți patogeni.

Pe lângă tuberculoză și HIV, apa-ratul poate diagnostica boli acute ale

căilor respiratorii inferioa-re, boli diareice, malaria și alte condiții.

„Scopul nostru este de a aduce costul apa-ratului sub 1.000 $ și fie-care test sub 5 $“, spune Maltezos.

Rezultatele prelimina-re ale testelor clinice ara-tă că dispozitivul funcţio-nează bine.

„Acum tehnologia tre-buie să iasă din laborator și să ajungă la oamenii care au nevoie de ea“, adaugă cercetătorul.

Pentru David Baltimo-re, motivația echipei cu Axel Scherer și George Maltezos a fost șansa de avea impact asupră îngrijirii sănătăţii pe plan mondial.

„Cred că știința de bază pe care o practicăm poate face o diferență imediată în viața oamenilor cei mai în pericol din lume: oamenii săraci din țările subdezvoltate“, subliniază el.

„Cercetarea noastră s-a concen-trat asupra HIV, iar în «Helixis» am văzut oportunitatea de a îmbunătăți diagnosticul bolilor în mediile sărace în resurse. «Helixis» a fost o parte din drumul spre acest obiectiv și, îm- preună cu Axel și George, vom con-tinua să îmbunătățim accesul la teh-nologia PCR“.

(Sursa: „California Instituteof Technology“)

12 Martie 2013

NE

UR

OŞ

TII

NŢ

Ă

ercetătorii au legat electronic creierele unei perechi de şobo-lani, ceea ce le-a permis, pentru

prima dată, să comunice direct pen-tru a rezolva modele simple de com-portament.

În continuarea studiului lor, au tes-tat, apoi, cu succes legarea creieru- lui a două rozătoare aflate la mii de kilometri depărtare – unul în Durham, Carolina de Nord, și unul în Natal, Brazilia.

Rezultatele acestor pro-iecte sugerează un potențial viitor conectării mai multor creiere, pentru a forma ceea ce echipa de cercetare nu-meşte: un „computer orga-nic“, care ar putea permite schimbul de informații sen-zoriale și motorii între gru-puri de animale.

Studiul a fost publicat, la 28 fe-bruarie 2013, în revista „Scientific Re-ports“.

„Studiile noastre precedente re-feritoare la interfeţe creier-maşină ne-au convins că creierul de şobolan este mult mai plastic decât am cre- zut anterior“, a precizat dr. med. Mi-guel Nicolelis, autorul principal al lu-crării publicate și profesor de neuro-biologie la „Duke University School of Medicine“.

„În cursul acestor experimente, creierul de şobolan a fost capabil să se adapteze cu ușurință pentru a accepta date de la dispozitive din afara corpului și chiar să învețe cum să proceseze lumina infraroşie gene- rată de un senzor artificial. Deci, ne-am pus întrebarea: „Dacă poate asimila semnale de la senzori artifi- ciali, ar putea creierul să asimileze şi informații provenite de la senzorii unui alt organism?“.

Pentru a testa această ipoteză,

cercetătorii au instruit mai întâi pe-rechi de şobolani, pentru a rezolva o problemă simplă: apăsarea corectă a unei manete, când se aprindea un indicator luminos aflat deasupra ma-netei, pentru care şobolanii erau re-compensaţi cu o înghițitură de apă. Ei au conectat apoi creierele a două animale prin matrice de microelec-trozi, inserate în zona cortexului, care procesează informaţiile motorii.

Unul dintre cei doi şobolani a fost desemnat drept animal „codor“.

Acest animal a primit o indicație vizuală care i-a arătat ce manetă să apese, pentru a fi recompensat cu apă.

O dată ce șobolanul „codor“ a apă-sat maneta corectă, un eșantion din activitatea creierului său, care codifică decizia de comportament, a fost tra-dus într-un model de stimulare elec-trică livrat direct în creierul celui de-al doilea şobolan, cunoscut sub numele de animal „decodor“.

Șobolanul decodor a avut aceleași tipuri de manete, în camera sa, dar nu a primit nici o indicație vizuală care să-i sugereze care manetă ar trebui apăsată pentru a obține o re-compensă.

De aceea, pentru a apăsa maneta corectă, spre a primi recompensa râv-nită, şobolanul decodor ar trebui să se bazeze pe semnalul transmis de la codor, prin interfaţa creier-creier.

Cercetătorii au efectuat, apoi, studii pentru a determina cât de bine poate descifra rozătorul decodor sem-nalele intrate în creier de la şobolanul codor, spre a alege corect maneta.

Şobolanul decodor a realizat, în final, o rată maximă de succes de circa 70%, doar cu puţin sub rata maximă de succes posibilă, de 78%, pe care cercetătorii au estimat-o teo-retic, bazându-se pe ratele de succes

ale decodării semnalelor trimise direct la creierul şobolanului decodor.

Comunicarea oferită de această interfață creier-creier a fost în ambele sensuri, ceea ce este important. De exemplu, șobolanul codor nu a pri-mit o răsplată deplină dacă șobolanul decodor a făcut o alegere greșită.

Rezultatul acestei situații apar-te neprevăzute a condus la crearea unui „comportament de colaborare“ în perechea de șobolani, a subliniat Nicolelis.

„Am văzut că, atunci când șo-bolanul decodor a comis o eroare, codorul a schimbat practic atât func- ția creierului, cât şi comportamentul, pentru a înlesni partenerului său ale-gerea corectă“, a explicat cercetăto-rul. „Codorul, îmbunătățind raportul semnal-zgomot în activitatea creie-rului său care a reprezentat decizia, semnalul a devenit mai curat şi mai uşor de detectat, permiţând o decizie mai rapidă, mai curată, pentru a alege

de informații tactile şi motorii între şobolaniAna BARBU

C

Martie 2013 13

de informații tactile şi motorii între şobolani

NE

UR

OŞ

TIIN

ŢĂ

corect maneta care trebuia apăsată. Invariabil, când codorul a făcut aces-te adaptări, decodorul a luat decizia corectă mai des, astfel încât ambe-le rozătoare au primit o răsplată mai bună“.

În al doilea set de experimente, cercetătorii au antrenat perechi de şobolani pentru a distinge, cu ajuto-rul mustăţilor lor, între o deschidere îngustă sau largă. Dacă deschiderea

era îngustă, au fost învățați să scor-monească cu nasul un orificiu pe partea stângă a camerei, spre a primi o recompensă; pentru o deschidere largă, au avut de scormonit pe par- tea dreaptă.

Cercetătorii au împărţit apoi șobo-lanii în codori și decodori.

Decodorii au fost instruiți să aso-cieze impulsurile de stimulare cu re-compensa scormonirii la stânga, ca alegere corectă, și absența impul-surilor cu recompensa scormonirii la dreapta, ca alegere corectă.

În timpul studiilor, în care codorul detecta lățimea deschiderii și transmi-tea alegerea la decodor, decodorul a avut o rată de succes de aproximativ 65%, cu mult peste şansă.

Pentru a testa limitele transmisiei în comunicarea creier-la-creier, cer-cetătorii au plasat un șobolan codor în Brazilia, la „Edmond and Lily Safra International Institute of Neuroscience of Natal“ („ELS-IINN“) și au transmis

semnalele creierului lor pe Internet către un șobolan decodor din Dur-ham, N.C. Ei au descoperit că cei doi șobolani puteau lucra în conti- nuare împreună pe baza sarcinii de discriminare tactilă.

„Deci, chiar dacă rozătoarele s-au aflat pe continente diferite – de unde au rezultat transmisie zgomotoasă și întârzieri ale semnalelor –, ele au putut comunica în continuare, ceea

ce ne spune că ar fi posibil să se creeze o rețea funcțională, de creiere animale distribuite în mai multe locații diferite“, a observat dr. med. Miguel Pais-Vieira, cercetător post-doctoral, primul autor al studiului.

Nicolelis a adăugat: „Aceste ex-perimente au demonstrat capacita-tea de a stabili o legătură sofisticată, comunicarea directă între creierele de şobolani, și că creierul decodoru-lui lucrează ca un dispozitiv de recu-noaştere a modelului. Deci, practic, vom crea un computer organic care rezolvă un puzzle“.

„Dar, în acest caz, nu introducem instrucţiuni, ci numai un semnal care reprezintă o decizie luată de codor, transmisă la creierul decodorului, şi care trebuie să-şi dea seama cum se rezolvă puzzle-ul. Deci, vom crea un sistem nervos central unic for- mat din creierele a doi şobolani“, a conchis Nicolelis.

El a subliniat că, în teorie, un ast-

fel de sistem nu se limitează la o pe-reche de creiere, ci ar putea include o rețea de creiere, sau „creier-net“.

Cercetătorii de la „Duke“ și de la ELS-IINN efectuează acum experi-mente de legare a mai multor animale în cooperare, pentru a rezolva sarcini comportamentale mai complexe.

„Nu putem prezice ce fel de proprietăți emergente ar putea apă-rea când animalele vor începe să

interacționeze, ca parte a unui creier-net. În teorie, se poate imagina că o combi-naţie de creiere e capabilă de a oferi soluții pe care creierul individual nu le poate realiza de la sine“, a continuat Nicolelis.

O astfel de conexiune ar putea inclusiv să însemne posibilitatea ca un animal să încorporeze un alt senti-ment de „sine“, a presupus

cercetătorul.„În fapt, în studiile noastre privind

cortexul senzorial al șobolanilor de-codori, aceste experimente au arătat că creierul decodorului a început să reprezinte, în cortexul său tactil, nu numai mustățile proprii, dar şi mus-tăţile şobolanului codor. Am detectat neuroni corticali care au răspuns la ambele seturi de mustăţi, ceea ce înseamnă că șobolanul a creat o a doua reprezentare, a celui de al doi-lea corp, pe lângă al lui“.

Studii de bază ale unor asemenea adaptări ar putea conduce la un nou domeniu, pe care Nicolelis îl numește „neurofiziologia interacțiunii sociale“.

Astfel de experimente complexe vor fi activate de capacitatea labora-torului de a înregistra, simultan, sem-nalele de la circa 2.000 de celule ale creierului. Cercetătorii speră ca, în ur-mătorii cinci ani, să înregistreze acti-vitatea electrică produsă simultan de 10-30.000 de neuroni corticali.

14 Martie 2013

NE

UR

OŞ

TII

NŢ

Ă

Astfel de înregistrări masive ale creierului vor permite un control

mai precis al neuroprotezelor moto-rii, cum ar fi cele dezvoltate în cadrul „Walk Again Project“, ţintind restabi-lirea controlul motoriu, pentru per-soane paralizate.

„Walk Again Project“ a primit, re-cent, un grant de 20 de milioane de dolari de la „FINEP“, o agenţie bra-ziliană de finanțare a cercetării, pen-tru a susţine dezvoltarea primului exoschelet de corp întreg controlat de creier, care vizează restabilirea mobilității la pacienții sever parali-zaţi.

O primă demonstraţie a acestei tehnologii este programată în des-chiderea Cupei Mondiale de fotbal din 2014, în Brazilia.

(Sursa: „Duke University“)

creier-creier...

ercetătorii de la „Wayne State Uni-versity School of Medicine“ au ară-tat, pentru prima dată, că poate fi

măsurată conectivitatea creierului fetuși-lor umani, ceea ce s-ar putea traduce în noi modalități de a diagnostica, preveni şi trata tulburări cerebrale, precum autismul, sindromul deficitului de atenţie, hiperacti-vitatea, dislexia şi deficienţele cognitive, de timpuriu în viață. Un proiect de colabo-rare între „Wayne State University“ și „Pe-rinatology Research Branch“, de la „Euni-ce Kennedy Shriver National Institute of Child Health“ şi „Human Development of the National Institutes of Health“, a con-

dus la această descoperire majoră.Echipa, condusă de neurocercetătorul

Moriah Thomason, profesor de pediatrie la „WSU School of Medicine“ şi director al „Perinatal Neural Connectivity Unit“, a aplicat imagistica prin rezonanţă magne-tică funcţională pentru a studia ce se pe-trece când comunicarea sau o conexiune între diferitele zone ale creierului emerge în timpul vieții fetale umane.

Extrem de provocatoare de efectuat, cercetarea a descoperit că, în timpul vieții fetale, conectivitatea este deja prezentă și devine mai puternică în timpul dez-voltării fetale.

„Multe tulburări cere-brale par să apară de la perturbarea comunicării în rețelele creierului“, a specificat dr. Thomason. „De exemplu, autismul, ADHD și dislexia au fost toate asociate cu conexi-uni cerebrale perturbate.

Prin urmare, este de

CSorina RADU

ale autismului, ADHD și dislexieimare importanță înțelegerea modului în care se formează aceste rețele şi ce eve-nimente pot avea un impact asupra for-mării rețelelor și conectivităţii lor“.

Studiul „Conectivitatea funcțională între emisferele creierului fetal uman“ a fost publicat în ediţia din 20 februarie a „Science Translational Medicine“, un jur-nal al „American Association for the Ad-vancement of Science“.

Principalele concluzii ale acestui stu-diu sunt:n Conexiunile între emisferele creie-

rului au devenit mai puternice pe parcurs ce fetuşii se maturizau.n Conexiunile pe distanțe scurte au

fost mai puternic conectate decât cele cu

rază lungă în rețelele creierului.„Prin studierea semnalelor de comu-

nicare ale creierului la fetuşi umani sănă-toşi, suntem, pentru prima dată, capabili să observăm și să măsurăm formarea acestor rețele la începutul vieții“, a spus dr. Thomason.

În timp ce conexiunile din rețea la adulți sunt bine-stabilite, la copii, rețelele sunt încă în curs de dezvoltare.

Echipa dr. Thomason a dezvoltat mai multe tehnici pentru a depăși provocările sca-nării fetuşilor, fără a compromite sănătatea și siguranța mamei sau a copilului ei.

Cercetătorii au obţi-nut diagrame RMN funcționale ale conectivi-tăţii pentru mai mult de 80 de regiuni din creierul fetal.

„Când am demarat studiul (în noiembrie 2012), nu am știut dacă aceste semnale de co-

Martie 2013 15

NE

UR

OŞ

TIIN

ŢĂ

ombinând examenele IRM efec-tuate în spital cu instrumentul matematic cunoscut sub numele

de analiză de rețea, un grup de cerce-tători de la U.C. San Francisco și U.C. Berkeley au trasat conexiunile tridimen- sionale globale din creierele a şap-te adulţi cu malformații genetice care i-au lăsat fără corpul calos, care conectează părţile stângă și dreaptă ale creierului.

Aceste hărţi ale „conectomilor structurali“, care vor fi descrise în ediţia din 15 aprilie 2013 a revistei „Neuroimage“, dezvăluie noi detalii despre starea cunoscută sub nu-mele de agenezie de corp calos, care este una dintre cauzele genetice de top ale autismului și a fost o parte din fiziologia misterioasă a creierului lui La-urence Kim Peek, savantul remarcabil interpretat de Dustin Hoffman în filmul „Rain Man“ (1987).

În timp ce unii oameni născuţi cu agenezie de corp calos sunt de o in-teligenţă normală şi nu prezintă nici un semn de boală neurologică, aproxima-tiv 40% dintre persoanele cu această condiţie au risc crescut de autism.

„Studiul nostru, care a luat în con-siderare această situaţie, reprezintă un

pas spre găsirea unor modalități mai bune de imagistică a creierului persoa-nelor cu această condiţie“, a precizat prof. dr. Pratik Mukherjee, specialist în radiologie şi imagistică biomedicală, de la U.C.B., autor principal al cercetării.

Înțelegerea modului în care conec-tivitatea creierului variază de la persoa-

nă la persoană ar putea fi utilă cerce-tătorilor la identificarea biomarkerilor imagistici, pentru a ajuta la diagnosti-carea autismului și gestionarea îngri-jirii pacienţilor care suferă de această condiţie.

În prezent, autismul este diagnosti-cat și evaluat pe baza unor teste cogni-tive, cum ar fi cele care implică stivui-rea de blocuri și analizarea imaginilor de pe cărţi. Deşi noul studiu nu pune la dispoziţie o măsură cantitativă pe care medicii să o poată folosi în locul testării cognitive, el oferă însă o dovadă-de-principiu că această nouă tehnică ar

Cartografierea conectomilor structurali, în autismCristina SORESCU

ale autismului, ADHD și dislexieimunicare ar putea fi măsurate chiar în fătul uman“, rememorează dr. Thoma-son.

Studiul relevă că, la fetuşi, se for-mează conexiunile înainte de naştere și că distanțele pe care se întind sunt mai scurte înainte ca aceste conexiuni să se extindă pentru a conecta zonele larg răspândite ale creierului.

Echipa va lucra acum pentru a defini, în continuare, ordinea și calendarul for-mării rețelelor creierului fătului în uterul matern, și pentru a compara dezvoltarea acestor rețele ale creierului la fetuşi cu boală, afecţiuni sau expuneri nedorite în timpul sarcinii, pentru a determina mo- dul în care este perturbată dezvoltarea conexiunilor neuronale.

„O motivație majoră pentru iniţierea

acestui studiu a fost aceea de a înțelege din ce cauze copiii născuţi prematur au risc de paralizie cerebrală şi alte tulburări neurologice“, a explicat dr. med. Roberto Romero, şeful „Perinatology Research Branch“, care se concentrează pe preve-nirea naşterii premature şi a consecinţe-lor ei pe termen lung.

„Mai mult de jumătate dintre copiii prematuri au nevoie de asistență spe- cială în sala de clasă: 20% sunt în învățământul special și 50% repetă cel puțin o clasă în liceu. Noi credem că trau-mele (cum ar fi «tăcuta», infecție intra-uterină sau deficitul de oxigen fetal) pot afecta dezvoltarea conectivităţii creieru-lui fetusului în uterul matern, iar afectarea respectivă e responsabilă pentru multe dintre aceste tulburări“.

Studiul publicat recent este o parte din cercetarea în curs de desfăşurare pentru a stabili dacă în timpul vieții fe- tale traumele au un efect asupra creie- rului, şi cum pot fi prevenite consecințele pe termen lung.

Examinările RMN au fost efectuate de dr. med. Vainutis Vaitkevicius, la „WSU Magnetic Resonance Research Facility“, de la „Harper University Hospital“, din Detroit, sub direcția dr. med. E. Mark Ha-acke, profesor de radiologie şi inginerie biomedicală la „Wayne State University“.

Cercetarea a fost susţinută, în parte, de „Merrill Palmer Skillman Institute for Child and Family Development“, „Kellogg Foundation“, „WSU Department of Pedia-trics“ şi „NICHD“.

(Sursa: „Wayne State University“)

putea furniza mai multe informaţii cu privire la tulburările neurodezvoltării.

„Deoarece privim întregul creier, la nivel de rețea, putem face noi tipuri de analize pentru a găsi ceea ce e anor-mal“, a subliniat profesorul Mukherjee.

Conexiunea între emisferele creie-rului şi agenezia de corp calos în au-

tism poate apărea în cazul persoanelor care prezintă la naştere o lipsă de ADN din cromozomul 16, care duce de multe ori la autism.

„Cercetătorii sunt de multă vreme nedumeriţi de legătura dintre această tulburare și creierul autist, mai ales că nu toate persoanele cu această mal-formație dezvoltă autism“, a subliniat autorul principal al lucrării, prof. dr. El- liott Sherr, specialist în neurologie şi genetică. Medicii cred că aceasta se datorează capacităţii bogate a creieru-lui de reconectare pe căi alternative.

(Sursa: „U.C. Berkeley“)

C

16 Martie 2013

NE

UR

OL

OG

IE

n urma unui traumatism cranian sever, peste săptămâni, luni și chiar ani, pacienții se confruntă deseori cu crize

epileptice, care sunt greu de controlat.Un nou studiu pe șobolani sugerează

acum că răcirea ușoară a creierului, după lezare, poate preveni aceste crize.

„Traumatismul cranian este principala cauză a epilepsiei dobândite la adulții ti-neri și, în multe cazuri, crizele nu pot fi controlate cu ajutorul medicamentelor“, spune autorul senior al studiului dr. med. Matthew Smyth, profesor asociat de neurochirurgie şi de pediatrie la „Wa-

shington University School of Medicine“, din St. Louis.

„Dacă putem confirma eficacitatea ră-cirii în studii umane, această abordare poate să ne ofere un mod sigur și relativ simplu de a preveni epilepsia la acești pacienți“.

Cercetătorii au raportat constatările lor în „Annals of Neurology“.

Răcirea creierului pentru a-l proteja de afectare nu este un concept nou. Răcirea încetinește activitatea metabo- lică a celulelor nervoase, iar cercetătorii cred că scăderea uşoară a temperaturii poate înlesni supravieţuirea celulelor cre-ierului în condiţii de traumatism cerebral.

În prezent, medicii aplică procedeul răcirii şi sugarilor ale căror creiere ar fi putut avea acces inadecvat la sânge sau oxigen, în timpul nașterii.

Procedeul răcirii este aplicat şi unor pacienți care au suferit atac de cord, pen-

tru a reduce leziunile periferice ale creie-rului când inima încetează să mai bată. Smyth a explorat posibilitatea de a folosi răcirea creierului şi pentru a preveni crize-le de epilepsie sau a reduce severitatea lor.

„Calde, celulele creierului par să fie mult mai active electric, și poate crește riscul de descărcări electrice anormale, care se pot suprapune, declanşând o cri-ză epileptică“, specifică Smyth. „Răcirea ar trebui să aibă un efect opus“.

Smyth şi colegii săi de la Universită- ţile din Washington şi Minnesota testează potențialul terapiei într-un model de şobo-lan cu leziuni cerebrale. La câteva săptă-

mâni după traumatism, aceşti șobolani dezvoltă convulsii cronice.

Cercetătorii au conceput un set de căști care răcesc creierul şobolanului. Ei au testat, inițial, capacitatea procedeului de a opri crizele, când au observat că răci-rea părea să aibă ca efect nu numai opri-rea, ci și prevenirea convulsiilor.

Cercetătorii au reproiectat studiul pen-tru a se concentra pe prevenire. În confor-mitate cu noile protocoale, au aplicat căștile unora dintre șobolanii ale căror creiere au fost răcite cu mai puţin de 7°C. Un alt grup de șobolani purtau căști care nu au făcut nimic.

Cercetătorii care nu ştiau ce şobolani observă, i-au monitorizat pentru convulsii în timpul tratamentului și după ce căștile au fost înlăturate.

Şobolanii care purtau cască inactivă au avut, progresiv, crize mai multe și mai severe la câteva săptămâni după acci-

dent, dar șobolanii al căror creier a fost răcit au experimentat doar câteva convul-sii foarte scurte, timp de patru luni de la traumatism.

Traumatismele cerebrale tind, de ase-menea, să reducă activitatea celulelor la locul traumei, dar căştile de răcire au re-stabilit nivelurile normale de activitate ale acestor celule.

„Este primul studiu în care se consta-tă reducerea, fără medicamente, a preju-diciului legat de convulsii“, a subliniat Smyth, care este director al „Pediatric Epi-lepsy Surgery Program“, de la „St. Louis Children’s Hospital“.

„Rezultatele noastre arată că modifi-

cările creierului care cauzează acest tip de epilepsie se întâmplă în zilele și săp-tămânile de după un traumatism, nu la momentul traumatismului sau când în- cep simptomele de epilepsie“, observă Smyth.

„Dacă studiile clinice confirmă că răcirea creierului are efecte similare la om, ar putea fi schimbat modul în care sunt trataţi pacienţii cu răni la cap și, pentru prima dată, s-ar reduce şansa de a dezvolta epilepsie după leziuni ale creierului“.

Smyth şi colegii săi au testat dispoziti-vele de răcire a creierului la om, în sala de operaţie şi au planificat un studiu multi-instituțional al unui dispozitiv implantat de răcire focală a creierului, pentru a eva- lua eficacitatea răcirii creierului asupra convulsiilor stabilite.

(Sursa: „Washington UniversitySchool of Medicine“)

trauma indusă de epilepsieIoana OLTEANU

Î

Martie 2013 17

ON

CO

LO

GIE

ale fiecărui subtip. Informațiile rezul-tate îi vor ajuta pe cercetători să afle mai multe despre mecanismele ge-netice şi moleculare care controlea-ză semnăturile tumorale. Acesta va evidenția, de asemenea, dacă sub-tipul tumorii poate prezice eficacita- tea terapiilor.

„Obiectivele constau în identifica-rea trăsăturilor morfometrice și arhi-tecturale care pot fi predictive pentru o terapie. Am dori, de asemenea, să aflăm despre semnăturile mole- culare care duc la aberații arhitectu-rale“, a specificat Bahram Parvin, din cadrul „Berkeley Lab’s Life Sciences Division“.

Dezvoltarea modulului de calcul și a sistemului de prelucrare au fost conduse de Hang Chang şi, respec-tiv, Gerald Fontenay, din cadrul „Ber-keley Lab’s Life Sciences Division“.

Modulul de calcul funcționează prin extragerea fiecărei celule din-tr-o imagine, iar apoi profilarea pro-prietăților fiecărei celule: dimensiu-nea, forma și organizarea. În acest fel, caracteristicile indicatoare ale unui subtip specific de tumo-ră sunt spicuite dintr-o co-hortă mare de imagini.

După cum au raportat re-cent, oamenii de ştiinţă şi-au validat sistemul de prelucra-re prin aplicarea lui la trierea a 377 de imagini de la 146 de pacienţi care suferă de o formă agresivă de cancer cerebral numit glioblastom multiform.

Bazându-se pe o serie de profiluri celulare, sistemul de prelucrare a identificat mai

n exemplu de date mari: o ima-gine de ansamblu a unei sec-țiuni de tumoră poate fi formată

din zece miliarde de pixeli. Pot fi mii de astfel de imagini în cohortele tu-morale înregistrate în cadrul proiectu-lui „Cancer Genome Atlas“, care sunt colectate de la un mare număr de pacienţi.

Imaginile sunt o comoară poten-țială pentru domeniul emergent al medicinei de precizie. În acele miliar-de de pixeli se ascund modul în care se organizează celulele tumorale, în cadrul rețelelor moleculare care influențează aceste trăsături struc-turale, și ce înseamnă toate acestea pentru pacienţi.

Din păcate, a extrage această informație din numeroase imagini este dificil. Deoarece nu se întâlnesc două tumori la fel, și există nenumă-rate variații tehnice în modul de pre-gătire a probelor. Această analiză s-ar putea efectua, în curând, mult mai ușor.

Cercetătorii din cadrul „Berkeley Lab“ au dezvoltat un algoritm şi un sistem de prelucrare care triază se-turi mari de imagini și identifică sub-tipuri tumorale. Se identifică, de ase-menea, eterogenitatea, sau măsura în care o tumoră cuprinde structuri diferite de organizare.

Sistemul de prelucrare folosește, apoi, datele clinice la rangul de sem-nături celulare care sunt predictive privind răspunsul pacientului la tera-pie. Se folosesc, de asemenea, date genomice la scară largă, pentru a identifica toate corelările moleculare

Umulte subtipuri de tumori. El a sta- bilit, de asemenea, dacă fiecare sub-tip este predictiv privind răspunsul pacientului la terapie alternativă.

Deși sistemul de prelucrare a fost dezvoltat într-un limbaj computerizat de înaltă performanţă, s-a calculat că utilizarea lui intensivă și extensi-vă necesită cluster-ul „Lawrencium“, operat de divizia IT de la Laboratorul „Berkeley“.

Cercetătorii au creat, de aseme-nea, o arhivă on-line pentru aces-te imagini, care include imagini de secțiuni tumorale de calitate slabă, de glioame și de carcinom renal. Si-te-ul permite mărirea şi deplasarea în cadrul secţiunilor tumorale, similar hărţilor oferite de „Google maps“.

În continuare, cercetătorii speră să includă mai multe informații pe imagini, pe lângă structura celula-ră, pentru a oferi o reprezentare mai largă a caracteristicilor tumorilor și interacțiunilor între diferitele compo-nente ale histologiei tumorii.

(Sursa: „Lawrence BerkeleyNational Laboratory“)

Un sistem de prelucrare a datelor poate ajuta la predicţia răspunsului

la tratament al canceruluiSorina RADU

18 Martie 2013

ŞT

IIN

ŢA

CR

EIE

RU

LU

I Senzor cerebral f\r\ firechipă de neuroingineri de la „Brown University“ a dezvoltat un senzor cerebral wireless,

complet implantabil şi reîncărcabil, capabil să detecteze semnale în bandă largă, în timp real, a până la 100 de neuroni la subiecți în mișcare liberă.

Mai multe exemplare ale noului dispozitiv low-power, descrise în „Journal of Neural Engineering“, au avut o performanță bună în mode-le animale, timp de peste un an – o premieră în domeniul interfeței creier-computer.

Interfețele creier-com-puter ar putea ajuta per-soanele cu paralizie severă să-şi controleze, cu ajuto-rul gândurilor, dispozitivele protetice.

Arto Nurmikko, profe-sor de inginerie la „Brown University“, care a super- vizat invenţia dispozitivu-lui, a prezentat-o la ediţia din 2013 a Seminarului In-ternațional „Interfaţa creier-mașină în sistemele clinice“, care a avut loc la Houston.

„Acest lucru are caracteristici care sunt oarecum asemănătoare unui telefon mobil, cu excepția fap-tului că discuţia care este transmi-să reprezintă creierul care vorbește fără fir“, a spus Nurmikko.

Neurocercetătorii pot folosi un astfel de dispozitiv pentru a obser-va, înregistra și analiza semnalele emise de zeci de neuroni în anu-mite părți ale creierului modelului animal.

Între timp, sistemele care utili-zează senzori electronici implan-tabili similari cu fir sunt investigate în cercetarea interfeței creier-com-puter pentru a evalua fezabilitatea persoanelor cu paralizie severă de a controla, cu propria gândire, dis-pozitive mobile, precum braţe ro-

botizate sau cursoare de calculator mutate cu gândul.

Acest sistem wireless răspunde unei nevoi majore: pasul următor în asigurarea practică a unei inter-fețe creier-computer“, a subliniat neurocercetătorul John Donoghue, profesor de neuroştiinţe la „Brown University“ şi director al „Brown In-stitute for Brain Science“.

Tehnologie bine ambalată: în dispozitiv, un cip cu electrozi, de dimensiunea unei pilule, implantat în cortex, trimite semnale, prin co-nexiunile electrice cu design unic,

în dispozitivul de titan sudat cu la-ser, închis ermetic. Dimensiunile: 56 mm lungime, 42 mm lățime și 9 mm grosime.

Aceste căsuţe de volum mic închid un întreg sistem de proce-sare de semnal: o baterie litiu-ion, circuite integrate de putere ultra-joasă concepute la „Brown“ pentru procesarea semnalului și conver-sie, emiţătoare wireless radio și de infraroșii, precum și o bobină din cupru pentru reîncărcare – un „radio al creierului“. Toate semna-lele wireless şi de încărcare trec printr-o fereastră de safir electro-magnetic transparentă.

„Ceea ce echipa a ambalat în interiorul dispozitivului reprezintă un progres major în rândul interfe-ţelor creier-maşină“, a subliniat au-torul principal al lucrării, David Bor-ton, cercetător asociat post-docto-

Cristina SORESCU ral, de la „École Polytechnique Fe-derale Lausanne“, din Elveția.

„Ceea ce face ca realizarea de- scrisă în această lucrare să fie uni-că este modul în care a integrat mai multe inovații individuale într-un sistem complet, cu un potențial de câștig neuroștiințific mai mare decât suma părților sale“, a explicat Bor-ton. „Cel mai important: vom arăta primul microsistem complet implan-tat de interfață neurală, care ope-rează fără fir, timp de peste 12 luni, în modele animale mari. O piatră de hotar, pentru potenţialul său de tre-

cere la etapa clinică [umană]“.Dispozitivul transmite 24 Mbps

de date, prin intermediul micro-undelor cu frecvenţe de 3,2 și 3,8 GHz, la un receptor extern. După două ore de încărcare, livrată fără fir prin scalp, prin inducție, poate opera mai mult de șase ore.

„Aparatul folosește mai puțin de 100 mW putere, ceea ce este un avantaj considerabil“, a subliniat Nurmikko.

Cercetătorul postdoctoral Ming Yin, de la „Brown“, inginer electric, coautor al lucrării, a specificat că una dintre provocările majore cu care echipa s-a confruntat în con-struirea dispozitivului a fost optimi-zarea performanțelor sale, având în vedere cerințele ca implantul să fie mic, să consume foarte puţină pu-tere și să fie etanș, cu potențial de funcţionare de zeci de ani.

O

Martie 2013 19

ŞT

IINŢ

A C

RE

IER

UL

UI

Senzor cerebral f\r\ fir„Am încercat să facem cel mai

bun compromis între specificațiile critice ale dispozitivului, cum ar fi consumul de energie, performanța de zgomot, lățimea de bandă wire-less și o gamă operațională“, a ex-plicat cercetătorul.

„Altă provocare majoră a fost aceea de a integra și asambla toate componentele electronice ale apa-ratului într-un pachet miniaturizat, care să ofere, pe termen lung, er-meticitate și biocompatibilitate, pre-cum și transparență pentru datele wireless, alimentare și pentru sem-

nalele de acţionare/oprire“.Cu contribuțiile de început ale

inginerului electric, William Patter-son, de la „Brown“, Yin a ajutat la proiectarea cip-urilor personalizate pentru transformarea semnalelor neuronale în date digitale.

Conversia trebuie să se realize-ze în cadrul aparatului, deoarece semnalele creierului nu sunt produ-se în forma „unu și zero“, a datelor informatice.

Aplicaţii ample: echipa a lucrat îndeaproape cu neurochirurgi, pen-tru a implanta dispozitivul în trei porci și trei maimuțe rhesus macac. Studierea acestor șase animale i-a ajutat pe cercetători să observe mai bine semnalele neuronale com-plexe pe parcursul a 16 luni, până în prezent.

În noul articol, echipa prezintă câteva dintre semnalele neuronale

bogate, pe care au fost în măsură să le înregistreze în laborator.

În final, aceste observaţii s-ar putea traduce în progrese semnifi-cative, care pot stimula înclusiv ne-uroştiinţa umană.

Sistemele actuale cu fir con-strâng acțiunile subiecţilor cercetă-rii, a subliniat Nurmikko.

Valoarea transmiterii wireless rezidă în faptul că subiecții pot să se mute liber unde intenționează, permițându-le să manifeste o vari-etate mai largă de comportamente mai realiste.

Dacă neurocercetătorii vor să observe semnalele creierului pro-duse în timpul unor comportamen-te de funcționare sau de căutare a hranei, de exemplu, ei nu pot folo-si un senzor cablat pentru a studia modul în care circuitele neuronale ar forma aceste planuri de acțiune și de execuție sau strategiile în lua-rea deciziilor.

În experimentele descrise în noul articol, dispozitivul este co-nectat la o singură matrice din 100 de electrozi corticali, o microscală individuală de ascultare a mesaje-lor neuronale, dar designul noului dispozitiv permite conectarea unor matrice multiple, a explicat Nurmi-kko.

Aceasta ar permite cercetători- lor să observe ansambluri de neu-roni din multiple zone ale unei rețele a creierului.

Noul dispozitiv wireless nu este aprobat pentru utilizare la om și nu este utilizat în studiile clinice ale interfețelor creier-computer. El a fost, însă, proiectat cu motivația translației către domeniul clinic.

„Dispozitivul a fost conceput foarte mult în comun cu echipa mare «BrainGate», inclusiv neu-rochirurgi şi neurologi oferindu-ne sfaturi cu privire la strategii adec-vate pentru eventuale aplicaţii clini-ce“, a mai spus Nurmikko, care este şi afiliat la „Brown Institute for Brain Science“.

Borton este preocupat acum de dezvoltarea unei colaborări între E.P.F.L. și „Brown“ pentru utilizarea unei versiuni a dispoziti- vului la studierea rolului cortexului motor într-un mo- del animal de boală Parkin-son.

Între timp, echipa de la „Brown“ continuă să stu- dieze perfecţionarea dis-pozitivului pentru transmi- terea unor cantităţi mai

mari de date neuronale, reducerea dimen-siunii lui, îmbunătățirea altor aspecte ale siguranței dispozitivului și fiabilităţii, astfel încât, într-o zi, să poată fi luat în considerare pentru aplicarea clinică la înlesnirea mobi-lităţii persoanelor cu dizabilități.

Coautor al articolului publicat, alături de Nurmikko, Borton şi Yin, a fost şi expertul în inginerie meca-nică Juan Aceros.

„National Institutes of Health/Na-tional Institute of Biomedical Ima-ging and Bioingineering“ şi „National Institute of Neurological Disordes and Stroke“ (grant: 1R01EB007401-01), cu sprijin parțial de la „Natio-nal Science Foundation“ (granturi: 0937848) și „Defense Advanced Research Projects Agency“ (con-tractul: N66001-10-C-2010), au fi-nanţat această cercetare.

(Sursa: „Brown University“)

20 Martie 2013

TALON DE ABONAMENT DA, doresc ABONAMENT la revistaNume, Prenume

Str.: Nr. Bl. Sc. Ap.

Loc.: Cod: Jud.:

Telefon:

Am plătit . . . . . . . . . . . . . . . . . lei în data de . . . . . . . . . . . . . . . . . cu mandat poştal nr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . q ordin de plată nr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . q

pe o perioadăde: 3 luni la preţul de q 12 lei 6 luni la preţul de q 24 lei12 luni la preţul de q 48 leiîncepând cu luna

NA

NO

TE

HN

OL

OG

II

ercetătorii de la U.C.L.A. au ra-portat că au rafinat o metodă, elaborată anterior, pentru cap-

tarea și analiza celulelor canceroase care se desprind din tumorile pa-cienților și circulă în sânge.

Cu îmbunătățirile aduse dispoziti-vului lor, care utilizează o tehnologie de tip arici (sau „Velcro“) la scară na-nometrică, cercetătorii pot acum de-tecta și izola din proba de sânge, pre-levată de la pacient pentru analiză, o singură celulă canceroasă.

Celulele tumorale circulante, sau CTC-uri, joacă un rol crucial în metas-taza cancerului, răspândindu-se de la tumori în alte părţi ale corpului, unde formează noi tumori.

Când aceste celule sunt izolate timpuriu din sânge, ele pot oferi medi-cilor informaţii critice despre tipul de cancer pe care pacientul îl are, carac-teristicile individuale ale cancerului și progresia potențială a bolii.

Cunoscând informaţii despre aces-te celule, medicii pot institui un tra- tament personalizat unui anumit pa-cient.

CIoana OLTEANU

Un dispozitiv pentru capturareaunei singure celule canceroase din sânge

În ultimii ani, o echipă de cercetare de la U.C.L.A., condusă de Hsian-Rong Tseng, profesor asociat de far-macologie moleculară şi medicală la „Crump Institute for Molecular Ima-ging“ şi membru al „California Na-noSystems Institute“ (U.C.L.A.) şi „UCLA’s Jonsson Comprehensive Cancer Center“, au dezvoltat cip-ul „NanoVelcro“.

Când sângele este trecut prin cip, „perişori“ extrem de mici – fire sau fi-bre nanometrice, acoperite cu anti-corpi de proteine care se potrivesc cu proteine de pe suprafaţa celulelor canceroase – acționează ca un arici, capturând CTC-urile și izolându-le pentru analiză.

CTC-urile prinse de cip acțio-nează ca o „biopsie lichidă“ a tumorii, oferind acces convenabil la celulele tumorale și informații timpurii despre metastaze potențial fatale.

Histopatologia – studiul structurii microscopice a probelor de biopsie – este considerată, în prezent, standar-dul de aur pentru determinarea sta- tutului tumorii, dar în stadiile incipien-te ale metastazelor, este de multe ori dificil de a identifica locul unei biopsii.

Având posibilitatea de a extrage CTC-uri viabile din sânge cu cip-ul „NanoVelcro“, medicii pot efectua o analiză detaliată a tipului de cancer și identifica diferitele caracteristici ge-netice ale cancerului specifice unui pacient.

Îmbunătățind aparatul „NanoVel-cro“, echipa lui Tseng raportează acum îmbunătățirea cip-ului „Nano-Velcro“ prin înlocuirea substratului original din siliciu netransparent al nanofirelor cu un nou tip de substrat de polimer transparent, care permit o „capturare“ mai eficientă a celulelor canceroase din sângele care trece prin cip.

Tseng şi colegii săi au fost în măsură de a separa o singură CTC imobilizată pe substratul transparent, prin utilizarea unui nou cuţit laser mi-niaturizat, o tehnică numită micro- disecţie laser, sau LMD.

Lucrarea cercetătorilor privind îm-bunătățirea cip-ului lor a fost publica-tă, la 22 februarie, în jurnalul „Ange-wandte Chemie“ și este prezentată pe coperta ediţiei din martie 2013 a revistei.

„Această lucrare prezintă un reper

NanoVelcro

Martie 2013 21

ABONAŢI-VĂ LA REVISTAVeţi putea afla, cu siguranţă, răspuns la întrebările dvs. şi nu veţi pierde nici o informaţie solicitată!

Decupaţi talonul din revistă, completaţi-l şi expediaţi-l, împreună

cu dovada achitării contravalorii abonamentului, pe adresa societăţii:

Str. Rucăr nr. 32,Bucureşti, sector 1

Plata abonamentului se face în contul firmei MEDRO SRL deschis la Banca Transilvania, sucursala Chibrit ROBTRL 0480 1202 G339 0801 sau prin mandat poştal în acelaşi cont. Taloanele care nu vor fi însoţite de dovada plăţii NU VOR FI LUATE ÎN CONSIDERARE.

TOATE CHELTUIELILE DE EXPEDI}IEVOR FI SUPORTATE DE C|TRE

NA

NO

TE

HN

OL

OG

II

major în dezvoltarea continuă de tes-te ale cipurilor «NanoVelcro» puse la punct de grupul nostru de cercetare“, a subliniat Tseng.

„Acum putem nu numai captura cu un randament ridicat celulele can-ceroase din sânge, ci reuşim inclusiv să alegem o singură CTC, pentru a caracteriza în profunzime boala şi a oferi informații cruciale care ajută me-dicii să ia decizii mai bune“.

Testarea îmbunătăţirilorpe melanom

Utilizând noul cip pe sângele pa-cienţilor, care conţinea celule de me-lanom circulante (CMC), echipa lui Tseng a reuşit să izoleze şi să conser-ve o singură CMC.

Melanomul este un tip de cancer de piele mortal, care este predispus la răspândire rapidă în tot corpul.

Capacitatea de a captura și de a conserva o singură CMC permite me-dicilor să analizeze structura ADN-ului celulelor melanomului, să determine caracteristicile genetice ale canceru-

lui pacientului și să confirme dacă celulele circulante rămân genetic si-milare tumorii de la care au venit.

Conservarea CMC unice captura-te în acest studiu – dovada conceptu-lui – a permis cercetătorilor să realize-ze o analiză – numită a genotipului unei singure celule – pentru a găsi în cadrul celulei un obiectiv specific („BRAF V600E“) ţintit de medicamen-tul numit vemurafenib.

„BRAF V600E“ este o mutație in-tervenită în proteina „BRAF“, care apare în aproximativ 60% din cazurile de melanom.

Medicamentele care inhibă „BRAF“ sunt capabile să încetinească și să inverseze adesea creşterea tumorilor melanomului.

„Cu această tehnologie, ne apro-piem de obiectivul unei biopsii lichide aplicabile clinic, în cazul în care pu-tem analiza celulele canceroase într-o probă de sânge, simplu, și să înțe-legem genele care le permit să creas-că“, a spus dr. Antoni Ribas, profesor de medicină în cadrul Diviziei de Hematologie-Oncologie, la „Jonsson

Cancer Center“, şi unul dintre colabo-ratorii cheie ai lui Tseng. „Cu cipurile «NanoVelcro», vom fi capabili să per-sonalizăm mai bine tratamentele pen-tru pacienţi, conferind tratamentului capacitatea de a opri ceea ce determi-nă creşterea acelui cancer specific“.

Dr. Roger Lo, un alt colaborator cheie al lui Tseng, profesor asistent în Departamentul de Medicină al U.C.L.A., Divizia de Dermatologie şi Departamentul de Farmacologie Mo-leculară şi Medicală, a fost, de ase-menea, optimist cu privire la noua metodă.

„Acest progres științific – dispoziti-vul fiind capabil să capteze celulele melanomului în tranzit în sânge și apoi să efectueze analize genetice pe ele – ne va permite, în principiu, să urmă-rim evoluția genomică a melanomului supus terapiei de inhibiţie a «BRAF» și să înțelegem mai bine dezvoltarea rezistenţei la medicamente“, a spus Lo, care este, de asemenea, membru al „Jonsson Cancer Center“.

(Sursa: „University of California“,Los Angeles)

Un dispozitiv pentru capturareaunei singure celule canceroase din sânge

22 Martie 2013

AC

CE

NT

holografice la om este departe în vi-itor, avertizează cercetătorul.

În afară de optogenetice, echipa sa explorează şi alte căi de activare a celulelor nervoase deteriorate. De exemplu, ei experimentează şi acti-varea cu ultrasunete a ţesutului reti-nei și al creierului.

Shy Shoham a mai precizat că: „holografia însăşi oferă şi o cale foarte interesantă spre stimularea tri-dimen-sională, pe care noi nu am folosit-o atât de mult în retină, dar este foarte interesantă în alte proiecte pentru că ne-a permis să stimulăm 3-D ţesutul creierului“.

La mijlocul lunii februarie, „U.S. Food and Drug Administration“ a aprobat prima retină artificială şi proteză de retină, care funcționează

„Laserii dau intensitate, dar nu pot da proiecție paralelă, care ar stimula simultan toate celulele necesare pen-tru a vedea o imagine completă“, re-marcă Shy Shoham. „Holografia este o modalitate de a obține ce e mai bun din ambele lumi“.

Cercetătorii au testat potențialul stimulării holografice în celule retini-ene în laborator și au făcut o serie de lucrări preliminare cu tehnologia la şoareci vii cu celule retiniene deteri-orate.

Experimentele arată că holografia poate oferi stimularea sigură și simul-tană a mai multor celule la viteze de ordinul milisecundelor.

Dar implementrea unei proteze

într-o manieră diferită de proiectul „Technion“.

Dispozitivul aprobat de F.D.A., „Argus II“, foloseşte o „retină“ artifi-cială constând din electrozi și o pro- teză ca o pereche de ochelari care să transmită electrozilor semnale lu-minoase.

„Cred că laboratorul lui Shy Sho-ham procedează foarte inteligent cercetând mai multe metode de a restabili vederea“, a subliniat spe- cialistul în boli retiniene Eyal Marga-lit, de la „University of Nebraska Me-dical Center“.

El a mai spus că cercetătorii din întreaga lume caută modalități de a utiliza celule stem pentru a înlocui celulele retiniene deteriorate, de a transplanta straturi întregi de celule sănătoase retiniene și, în unele ca-zuri, de a „ocoli în întregime ochii și de a stimula direct cortexul cerebral“, pentru a restabili vederea pierdută.

Alături de Shy Shoham, au fost coautori ai lucrării publicate: dr. Inna Reutsky-Gefen, Lior Golan, dr. Nai-rouz Farah, Adi Schejter, Limor Tsur și dr. Inbar Brosh.

Cercetarea a fost finanţată de „European Research Council“ prin- tr-un grant acordat prof. Shy Sho-ham.

(Sursa: „Technion-Israel Instituteof Technology“)

YOUR MED.CO NEWSLETTER

Căutarea unui vaccin contra bronhiolitei a fost relansată. Noutate de interes pentru cei mici, având în vedere că această infecţie respiratorie, fără prea mare gravitate în cea mai mare parte a timpului, pentru majorita-tea persoanelor, se poate dovedi redutabilă pentru ei.

„Punerea la punct a unui vaccin speci- fic destinat sugarilor este o piatră de încer-care“, recunoaşte Sabine Riffault, de la „In-stitut National de la Recherche Agronomique de Jouy-en-Josas“. Împreună cu colegul său Jean-François Eleouet, virologul a pus la punct un preparat vaccinal, conţinând mole-

cule separate din virusul respirator sinciţial (VRS), agentul cel mai ade-sea responsabil de bronhiolită.

Problema este că VRS nu pro-voacă o reacţie puternică a siste-mului imunitar dacă se face vaccinarea. Im-posibil, deci, de garantat o bună protecţie a sugarilor cu un vaccin clasic. Şi nu se pune problema injectării la sugari a unor adjuvante puternice, pentru a-i întări eficacitatea.

Atunci, cum să găseşti echilibru între eficacitate şi securitatea sugarului? Cerce-tătorii s-au gândit să menţină soluţia graţie unui plasture, capabil să difuzeze vaccinul,

Este testat un vaccincontra bronhiolitei

Mai multe informaţii: » »www.medco.ro

Tehnica holografic\ ar putea contribuila restaurarea vederii bionice

timp de mai multe zile, prin piele, în corpul micuţului.

În asociere cu o echipă de biotehnologi, care au dezvoltat deja plasturi medicali, ei au lansat acum o mare acţiune de testare pe animal a vaccinului. (A.B.)

(Urmare din pag. 3)

Tehnica holografic\ ar putea contribuila restaurarea vederii bionice