Des ingénieurs de l'Université de Californie à Davis dirigeront un consortium d'universités, de startups biomédicales et d'organisations à but non lucratif pour développer des interventions pour les lésions de la moelle épinière qui peuvent être appliquées dans les jours suivant la blessure pour améliorer les résultats à long terme.
Karen Moxon, professeur de génie biomédical à l'UC Davis, dirigera le contrat quinquennal de 36 millions de dollars dans le cadre de la Defense Advanced Research Project Agency, ou DARPA, Bridging the Gap Plus Program. Un objectif principal est de développer des technologies pour stabiliser la réponse hémodynamique d'un patient, qui comprend le débit sanguin et la tension artérielle, dans les jours suivant la blessure.
Étant donné que de fortes variations de la pression artérielle sont courantes après des lésions de la moelle épinière, la stabilisation de l'hémodynamique dans les jours suivant la blessure améliorera la récupération fonctionnelle. L'équipe profitera de l'hémodynamique stabilisée pour optimiser la délivrance de cellules souches neurales à l'aide d'échafaudages imprimés en 3D personnalisés dans les deux semaines suivant la blessure pour régénérer les connexions perdues dans la moelle épinière blessée.
La lésion de la moelle épinière est une maladie complexe qui entraîne une perte partielle ou complète de la fonction sous le lieu de la blessure. Nous développerons des systèmes de surveillance et d'intervention en temps réel des biomarqueurs pour stabiliser et reconstruire les voies de communication neuronales entre le cerveau et la moelle épinière. Grâce à nos efforts, les cliniciens seront en mesure de collecter des informations diagnostiques auparavant non disponibles pour des interventions automatisées ou dirigées par un clinicien. Notre objectif est de traduire ces technologies aux humains au cours de la période d'attribution de cinq ans. «
Karen Moxon, professeur de génie biomédical, UC Davis
L'équipe internationale comprend 12 institutions: UC Davis, UC San Diego, UC San Francisco, l'Université de la Colombie-Britannique, l'Université de Calgary et l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, Suisse); les startups de biotechnologie Pathonix Innovation Inc. de Vancouver, GTX Medical (Lausanne, Suisse) et Teliatry (Richardson, Texas); des institutions à but non lucratif, le Wyss Center for Bio and Neuroengineering (Genève, Suisse) et le Battelle Memorial Institute (Columbus, Ohio); et un cabinet de consultants en réglementation, NetValue BioConsulting Inc., Toronto.
Moxon et son équipe à l'UC Davis – y compris Zhaodan Kong, professeure agrégée au Département de génie mécanique et aérospatial, et le professeur Kiarash Shahlaie et le professeur adjoint Julius Ebinu, neurochirurgiens à l'École de médecine de l'UC Davis – prendront la direction de l'évaluation l'impact de ces interventions sur le cerveau pour maximiser la restauration des fonctions motrices et sensorielles. Cette partie du projet sera menée au California National Primate Research Center.
«Nous sommes extrêmement heureux que le California National Primate Research Center accueille le bras de recherche sur les primates non humains de cet effort extraordinaire pour restaurer la fonction après une lésion de la moelle épinière», a déclaré le directeur du centre John Morrison, professeur de neurologie à l'UC Davis.
Une partie de l'effort visera également à améliorer la récupération fonctionnelle, en utilisant les cellules souches neurales et la technologie d'échafaudage de bio-ingénierie développée par les professeurs Mark Tuszynski, Paul Lu, Ephron Rosenzweig et Jacob Koffler, tous professeurs du département de neurosciences de l'UCSD. Leur technologie de cellules souches et d'échafaudages sera combinée à la technologie de stimulation électrique neurale («neuromodulation») développée par Gregoire Courtine à l'EPFL. L'équipe espère combiner avec succès cette cellule et cette technologie d'ingénierie pour promouvoir la régénération nerveuse qui relie le site de la blessure.
Faire progresser les technologies clés
Le laboratoire de Moxon à l'UC Davis, en collaboration avec une équipe du Wyss Center for Bio and Neuroengineering dirigée par Tracy Laabs, développera des protocoles de stimulation corticale pour améliorer la rétroaction sensorielle au cerveau et faciliter le contrôle moteur. L'équipe tirera parti du système ABILITY de Wyss qui enregistre sans fil les signaux des neurones individuels du cerveau et le développera pour inclure la stimulation corticale en boucle fermée, qui utilise un capteur pour enregistrer les signaux, pour une fonction motrice améliorée.
L'équipe multi-institutions se concentrera sur l'avancement de trois technologies principales:
- Un capteur de spectroscopie proche infrarouge, développé par le chirurgien de la colonne vertébrale de l'Université de la Colombie-Britannique Brian Kwon, co-chercheur principal, et commercialisé par Pathonix Innovations Inc., pour évaluer l'oxygénation du sang et le débit sanguin sur le site de la lésion vertébrale
- Un capteur de pression artérielle moyenne entièrement implantable qui sera développé par une équipe de scientifiques comprenant Aaron Phillips à l'Université de Calgary, Dane Grasse à Teliatry et Andrew Schimmoeller à Battelle
- Un système de stimulation de la moelle épinière et de régulation de la pression artérielle développé par Courtine et son équipe à l'EPFL, qui est commercialisé par GTX Medical.
Ensemble, ces technologies s'intégreront dans un système de systèmes qui surveille les informations des capteurs et des stimulateurs pour permettre aux cliniciens de suivre les progrès des patients. Dans le même temps, l'équipe sera en mesure d'identifier le moment optimal pour transplanter les cellules souches neurales et l'échafaudage 3D dans cette période critique après une blessure.
« Il est passionnant de diriger cette équipe talentueuse de scientifiques internationaux et d'être en mesure d'effectuer un réel changement pour les personnes qui souffrent d'une lésion médullaire », a déclaré Moxon. «C'est ce type de science d'équipe entre les universités et l'industrie qui rend possible des percées cliniques en peu de temps.
L'élaboration de la proposition de prix a été facilitée par l'équipe de soutien à la recherche interdisciplinaire du Bureau de recherche de l'UC Davis et Gabriela Lee, chef de projet. Ce projet fait partie d'un effort plus large de l'UC Davis dirigé par Moxon, le professeur Sanjay Joshi du département de génie mécanique et aérospatial et le professeur Carolynn Patten de la faculté de médecine et du collège des sciences biologiques pour développer un programme de neuroingénierie qui vise à restaurer , augmenter et étendre la capacité humaine au profit de la société.
La source:
Université de Californie – Davis
