Obiecujące podejście do inżynierii tkankowej do zastosowania w przeszczepach już pręży muskuły
Mięśnie szkieletowe poruszają częściami naszego ciała – nawet gałkami ocznymi. Pomagają im w tym ścięgna (gęsta, włóknista tkanka łączna), za pośrednictwem których mięśnie przyczepiają się do struktur docelowych. Występujące w ciągu całego ludzkiego życia powtarzające się regularnie siły mechaniczne mogą z wiekiem lub przy nadmiernym użyciu prowadzić do degradacji ścięgien, urazów i naderwań. Urazy ścięgien wpływają niekorzystnie na jakość życia, a ich leczenie – lub straty wynikające z niezdolności do pracy – to koszt rzędu milionów dolarów. Aby zaradzić temu problemowi, działanie „Maria Skłodowska-Curie” wspiera ustanowienie europejskiej sieci treningowej. Europejska sieć treningowa, za pośrednictwem projektu Tendon Therapy Train(odnośnik otworzy się w nowym oknie), zdołała przeprowadzić demonstracje skutecznego formowania trójwymiarowej tkanki przypominającej ścięgna. Tkankę tę wyhodowano z komórek ścięgien (tenocytów) oraz przez różnicowanie komórek macierzystych pozyskanych ze szpiku kostnego oraz tkanki tłuszczowej. Takie oddolne podejście do inżynierii tkankowej sprawdza się także w przypadku innych tkanek. Może też prowadzić do zaistnienia szybkich, tanich i istotnych klinicznie przeszczepów jako formy leczenia różnych schodzeń, które częściej będą kończyć się powodzeniem.
Imitowanie natury
Przeszczep tkanki to obecnie standardowa procedura naprawy ścięgna, ale przeprowadzenie takiej operacji wiążę się z licznymi wyzwaniami. Zaliczają się do nich ograniczona dostępność tkanki w ciele pacjenta oraz ryzyko zakażenia lub odrzucenia przeszczepu, jeśli tkanka będzie pochodzić od innego człowieka lub zwierzęcia. Koordynator projektu Dimitrios Zeugolis, pracownik Narodowego Uniwersytetu w Galway(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz koordynator zespołu projektowego, postanowił uzyskać trójwymiarową tkankę ścięgna z hodowli, stosując w tym celu zasady samoporządkowania. W celu opracowania środowisk hodowlanych ex vivo, które przypominałyby środowisko wzrostu normalnych ścięgien, 15 doktorantów podjęło współpracę z uniwersytetami, firmami i szpitalami. Młodzi badacze stosowali różne metody, by przezwyciężyć trudności. Wynik ich prac przeszedł wszelkie oczekiwania i daje olbrzymie nadzieje na kryjący się w przyszłości potencjał. Zeugolis stwierdza: „Wprowadzenie obojętnych makrocząsteczek do podłoża hodowlanego, aby »zaludnić« przestrzeń hodowli komórek, okazało się niebywale skuteczne. Sprzyjało to zwiększonemu osadzaniu się macierzy pozakomórkowej, dzięki czemu zdołaliśmy wyhodować tkankę w rozmiarze nadającym się do przeszczepu znacznie szybciej niż było to dotąd możliwe”. Trzywarstwowe rusztowanie kolagenowe zaprojektowane z myślą o przyczepie ścięgnistym (miejscu wejścia ścięgna w kość, w którym występuje znaczne skupienie naprężeń) indukowało różnicowanie komórek macierzystych szpiku kostnego na trzy odrębne linie obecne w przyczepie ścięgnistym. Zeugolis kontynuuje: „Było to bardzo wymagające technicznie, więc efekty i ich potencjalne następstwa bardzo nas cieszą”. Najdalej posunięte prace dotyczą prototypu skóry do przeszczepu, który przedstawiono jako przedkliniczną koncepcję testową (projekt przeszedł już badania na zwierzętach i wczesne testy bezpieczeństwa). Zastosowanie podłóż z termoresponsywnych polimerów było wyborem spontanicznym, ale podłoża takie wykazały obiecującą indukcję wzrostu.
Rozciąganie ścięgien
„Nasza przewaga polega na wykorzystaniu macierzy pozakomórkowej w znacznie większym niż zazwyczaj stopniu. Taka macierz zapewnia oparcie strukturalne, ale też materiał dla komórek, co w efekcie przekłada się na uzyskanie zdrowszej tkanki, która zdoła utrzymać swój fenotyp na potrzeby skuteczności klinicznej”, podsumowuje Zeugolis. Rynek medycyny regeneracyjnej został wyceniony w 2016 roku na 5,4 miliarda dolarów i szacuje się, że do roku 2023 osiągnie wartość 39,3 miliardów przy CAGR wynoszącym 32,2 %(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Efekty prac nad projektem w zakresie trójwymiarowej inżynierii tkankowej przypuszczalnie niebawem zdobędą ten rynek, a w awangardzie znajdą się materiały do gojenia ran i naprawy ścięgien. Być może niebawem ujrzymy też rozwiązania umożliwiające przeszczepy kości, chrząstek i tkanek ocznych. Dzięki projektowi Tendon Therapy Train niedrogie i skuteczne przeszczepy mogą wkrótce stać się powszechnie dostępne.
