Μια νέα μελέτη δείχνει ότι ο τεχνητά κατασκευασμένος, χωρίς κύτταρα χόνδρος μπορεί να υποστηρίξει με ασφάλεια την αναγέννηση των οστών χωρίς να προκαλέσει ανοσολογική απόρριψη.
Μια νέα προσέγγιση
Νέα έρευνα υποδηλώνει ότι μπορεί να είναι δυνατή η αποκατάσταση σημαντικών βλαβών στα οστά χρησιμοποιώντας ένα εμφύτευμα ιστού που δεν περιέχει ζωντανά κύτταρα. Βασιζόμενη στον μηχανισμό επιδιόρθωσης του ίδιου του σώματος, η προσέγγιση στοχεύει στην ενθάρρυνση της ανάπτυξης νέου οστού, αποφεύγοντας παράλληλα το είδος της ανοσολογικής αντίδρασης που μπορεί να περιπλέξει τις μεταμοσχεύσεις. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο PNAS, ξεκαθαρίζουν αρκετά βασικά εμπόδια που απαιτούνται για να προχωρήσουμε προς τις πρώτες κλινικές μελέτες σε ανθρώπους.
Μια διαφορετική ιδέα για την επιδιόρθωση των οστών
Οι σοβαροί τραυματισμοί των οστών και του σκελετού μπορούν να αφήσουν τους ανθρώπους με διαρκή πόνο και μειωμένη κινητικότητα, ειδικά όταν το σώμα δεν μπορεί να αντικαταστήσει μεγάλες ποσότητες ιστού που λείπει. Αυτή η κατάσταση μπορεί να προκύψει μετά από αφαίρεση οστού που σχετίζεται με τον καρκίνο, προχωρημένες αρθρικές παθήσεις όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα και η οστεοαρθρίτιδα, ή σοβαρές λοιμώξεις. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι χειρουργοί συχνά στρέφονται σε οστικά μοσχεύματα, αλλά οι σημερινές επιλογές μπορεί να είναι περιορισμένες και απαιτητικές.
Η ομάδα του Πανεπιστημίου Lund στη Σουηδία αναφέρει μια στρατηγική μηχανικής ιστών που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί περισσότερο σαν ένα «εγχειρίδιο οδηγιών» παρά σαν μια παραδοσιακή μεταμόσχευση. Αντί να εμφυτεύουν ζωντανά κύτταρα, οι ερευνητές δημιούργησαν μια δομή με βάση τον χόνδρο που είναι σκόπιμα απαλλαγμένη από κύτταρα.
Σε δοκιμές σε ζώα, το εμφύτευμα υποστήριξε την αποκατάσταση των οστών χωρίς να προκαλεί ισχυρές ανοσολογικές αποκρίσεις, ένα σημάδι ότι θα μπορούσε να είναι ασφαλέστερο και ευρύτερα χρησιμοποιήσιμο από τις προσεγγίσεις που εξαρτώνται από τα ίδια τα κύτταρα ενός ασθενούς.
Γιατί το «έτοιμο προς χρήση» έχει σημασία
Εκτιμάται ότι δύο εκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως μπορεί να χρειάζονται μεταμοσχεύσεις οστικού ιστού κάθε χρόνο. Πολλές τρέχουσες μέθοδοι βασίζονται σε ιστούς ή κύτταρα που λαμβάνονται από τον ασθενή, κάτι που μπορεί να σημαίνει πρόσθετες διαδικασίες, υψηλότερο κόστος και αποτελέσματα που διαφέρουν από άτομο σε άτομο. Η ομάδα Lund στοχεύει σε μια πιο τυποποιημένη εναλλακτική λύση που θα μπορούσε να παραχθεί εκ των προτέρων, να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί όταν χρειάζεται.
«Τα μοσχεύματα ειδικά για τον ασθενή είναι δαπανηρά και χρονοβόρα και δεν πετυχαίνουν πάντα. Μια καθολική προσέγγιση στη μηχανική ιστών, με μια αναπαραγώγιμη διαδικασία κατασκευής, προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα. Στη μελέτη μας, παρουσιάζουμε μια τέτοια μέθοδο και επιδεικνύουμε σημαντικές προόδους προς μια τεχνολογία που δεν αφορά ειδικά τον ασθενή», λέει ο Alejandro Garcia Garcia, αναπληρωτής ερευνητής στη μοριακή σκελετική βιολογία στο Πανεπιστήμιο Lund.
Πώς ένα εμφύτευμα χωρίς κύτταρα μπορεί ακόμα να «επικοινωνεί» με το σώμα
Στη μελέτη, οι ερευνητές πρώτα καλλιέργησαν χόνδρο στο εργαστήριο και στη συνέχεια αφαίρεσαν τα κύτταρα μέσω αποκυτταροποίησης. Αυτό που απομένει είναι η εξωκυτταρική μήτρα, δηλαδή το φυσικό υποστηρικτικό πλαίσιο που χτίζουν οι ιστοί γύρω από τα κύτταρα. Είναι σημαντικό ότι αυτή η μήτρα δεν είναι μόνο δομική. Μπορεί επίσης να περιέχει βιοχημικά σήματα.
Η υπόλοιπη δομή του χόνδρου διατηρεί ενσωματωμένους παράγοντες ανάπτυξης, οι οποίοι μπορούν να βοηθήσουν στη σηματοδότηση των κυττάρων του σώματος να μεταναστεύσουν, να ξεκινήσουν την ανοικοδόμηση και να αντικαταστήσουν σταδιακά το σκελετό με νέο οστικό ιστό. Με απλά λόγια, το εμφύτευμα παρέχει ένα σταθερό πρότυπο συν βιολογικές οδηγίες και στη συνέχεια αφήνει το σώμα του ασθενούς να κάνει τα υπόλοιπα.
«Η δομή του χόνδρου που έχουμε αναπτύξει βασίζεται σε σταθερές, καλά ελεγχόμενες και αναπαραγώγιμες κυτταρικές σειρές και μπορεί να διεγείρει τον σχηματισμό οστού χωρίς να προκαλεί ισχυρές ανοσολογικές αντιδράσεις. Δείχνουμε ότι είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένα έτοιμο, το λεγόμενο «έτοιμο για χρήση» μόσχευμα που αλληλεπιδρά με το ανοσοποιητικό σύστημα και μπορεί να επιδιορθώσει μεγάλα οστικά ελαττώματα. Επειδή το υλικό μπορεί να παραχθεί και να αποθηκευτεί εκ των προτέρων, το βλέπουμε αυτό ως ένα σημαντικό βήμα προς τη μελλοντική κλινική χρήση των μεταμοσχεύσεων ανθρώπινου οστικού ιστού», λέει ο Paul Bourgine, επικεφαλής της μελέτης. Είναι αναπληρωτής καθηγητής και ερευνητής στη μοριακή σκελετική βιολογία στο Πανεπιστήμιο Lund.
Επόμενο βήμα – κλιμάκωση και τυποποίηση
Αυτή η μέθοδος σημαίνει ότι η δομή του χόνδρου μπορεί να κατασκευαστεί εκ των προτέρων και να χρησιμοποιηθεί για πολλούς διαφορετικούς ασθενείς, χωρίς την ανάγκη προσαρμογής για κάθε άτομο. Το επόμενο βήμα είναι να δοκιμαστεί η μέθοδος σε ανθρώπους και να σχεδιαστεί η κλιμάκωση και η τυποποίηση της διαδικασίας κατασκευής.
«Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει την απόφαση για το είδος των τραυματισμών σε ποιους τύπους θα γίνει πρώτα η δοκιμή, όπως σοβαρά ελαττώματα στα μακρά οστά των χεριών και των ποδιών. Ταυτόχρονα, πρέπει να αναπτύξουμε την τεκμηρίωση που απαιτείται για την ηθική αναθεώρηση και την κανονιστική έγκριση για τη διεξαγωγή κλινικών δοκιμών. Παράλληλα, καθιερώνουμε μια διαδικασία παραγωγής που μπορεί να πραγματοποιηθεί σε μεγαλύτερη κλίμακα, διατηρώντας παράλληλα το ίδιο υψηλό επίπεδο ποιότητας και ασφάλειας κάθε φορά», λέει ο Alejandro Garcia Garcia.
