Varje vecka på hans klinik vid University of Michigan, neurolog Joseph Corey, M.D., Ph.D., behandlar patienter vars nerver dör eller krymper på grund av sjukdom eller skada.

Han ser smärtan, förlusten av förmåga och de andra effekter som nervförstörande tillstånd orsakar-och önskar att han kunde ge patienter effektivare behandlingar än vad som är tillgängligt, eller regenerera sina nerver. Sedan beger han sig till sitt forskningslabb vid VA Ann Arbor Healthcare System, där hans team arbetar mot det exakta målet.

I ny forskning publicerad i flera nya tidningar, Corey och hans kollegor från UM Medical School, VAAAHS och University of California, San Francisco rapporterar framgång med att utveckla polymer nanofiberteknologier för att förstå hur nerver bildas, varför de inte återansluter efter skada, och vad som kan göras för att förhindra eller bromsa skador.

Använda polymernanofibrer tunnare än hårstrån som ställningar, forskare lockade en viss typ av hjärnceller att linda runt nanofibrer som efterliknar formen och storleken på nerver som finns i kroppen.

De har till och med lyckats uppmuntra myeliniseringsprocessen – bildandet av en skyddande beläggning som skyddar större nervfibrer från skador. De började se flera koncentriska lager av det skyddande ämnet som kallas myelin börjar bildas, precis som de gör i kroppen. Tillsammans med laboratorieteamet för deras medarbetare Jonah Chan vid UCSF, författarna rapporterade fynden i Naturmetoder .

Forskningen omfattar oligodendrocyter, som är stödaktörer för neuroner - "stjärnorna" i centrala nervsystemet. Utan oligodendrocyter, centrala nervsystemets neuroner kan inte effektivt överföra de elektriska signalerna som styr allt från muskelrörelse till hjärnans funktion.

Oligodendrocyter är den typ av celler som vanligtvis drabbas av multipel skleros, och förlust av myelin är ett kännetecken för den försvagande sjukdomen.

Forskarna har också bestämt den optimala diametern för nanofibrerna för att stödja denna process - vilket ger viktiga nya ledtrådar för att svara på frågan om varför vissa nerver myeliniseras och vissa inte.

Även om de ännu inte har skapat fullt fungerande "nerver i en maträtt, "forskarna tror att deras arbete erbjuder ett nytt sätt att studera nerver och testa behandlingsmöjligheter. Corey, en biträdande professor i neurologi och biomedicinsk teknik vid UM Medical School och forskare i VA Geriatrics Research, Utbildnings- och kliniskt centrum, förklarar att de tunna fibrerna är avgörande för arbetets framgång.

"Om det är ungefär samma längd och diameter som en neuron, nervcellerna följer den och deras form och plats överensstämmer med den, " säger han. "I huvudsak, dessa fibrer har samma storlek som en neuron."

Forskarna använde polystyren, en vanlig plast, att göra fibrer genom en teknik som kallas elektrospinning. I en ny artikel i Materials Science and Engineering C, de upptäckte nya tekniker för att optimera hur fibrer tillverkade av poly-L-laktid, en biologiskt nedbrytbar polymer, kan anpassas bättre för att likna neuroner och styra regenererande nervceller.

De arbetar också med att bestämma de faktorer som får oligodendrocyter att fästa vid de långa smala axonerna hos neuroner, och kanske att börja bilda myelinskidor också.

Genom att fästa särskilda molekyler till nanofibrerna, Corey och hans kollegor hoppas kunna lära sig mer om vad som får denna process att fungera - och vad som får den att gå snett, som vid sjukdomar orsakade av dålig nervutveckling.

"Det vi behöver göra för multipel skleros är att uppmuntra nerverna att remyelinisera, " säger han. "För nervskador orsakade av trauma, å andra sidan, vi måste uppmuntra förnyelse."

Förutom Corey, forskningen har letts av Chan, Rachleff -professor i neurologi vid UCSF, VAAAHS labbteammedlem och U-M-utexaminerade Samuel J. Tuck, U-M biomedicinsk ingenjörsstudent Michelle Leach, UCSF:s Stephanie Redmond, Seonook Lee, Synthia Mellon och S.Y. Christin Chong, och Zhang-Qi Feng från U-M Biomedical Engineering.

Perifera nerver, som har neuroner i mitten omgivna av celler som kallas Schwann-celler, kan också studeras med nanofiberteknik. Systemet skulle också kunna användas för att studera hur olika typer av celler interagerar under och efter nervbildning.

Mot att skapa nya nerver, Coreys lab har samarbetat med R. Keith Duncan, PhD, Docent i otolaryngologi. Publicerad i Biomakromolekyler , de fann att stamceller är mer benägna att utvecklas till neuroner när de odlas på anpassade nanofibrer som produceras i Coreys labb. De hoppas så småningom kunna använda detta tillvägagångssätt för att bygga nya nerver från stamceller och rikta sina kopplingar till oskadade delar av hjärnan och till muskler.

Så småningom, Corey föreställer sig, kanske kan nerver odlas längs nanofibrer i en labbmiljö och sedan överföras till patienternas kroppar, där fibern säkert skulle försämras.