Ogromne postępy w inżynierii biologicznej implantów serca
W Europie brakuje badaczy wykwalifikowanych w dynamicznie kształtujących się obszarach hodowli tkanek i medycyny regeneracyjnej. W finansowanym z funduszy unijnych projekcie TECAS (Towards tissue engineering solutions for cardiovascular surgery) wypracowano interdyscyplinarny i międzybranżowy program szkoleniowy dla początkujących naukowców. Możliwość naprawy i wymiany serca, które odmawia współpracy Wyjaśnia Sotiris Korossis, koordynator projektu – „W projekcie TECAS-ITN zadbano o przygotowanie ustrukturowanego szkolenia doktoranckiego z zakresu hodowli tkanki sercowo-naczyniowej na szczeblu europejskim poprzez stworzenie paneuropejskiej infrastruktury badawczo-szkoleniowej, podnosząc konkurencyjność Europy na polu hodowli tkanek i medycyny regeneracyjnej”. Zespół Sieci Wstępnego Szkolenia (Initial Training Network - ITN) skoncentrował się na wymianie/korekcie zastawek serca, rekonstrukcji tkanki mięśnia sercowego oraz angioplastyki dużych naczyń krwionośnych. Naukowcy wykorzystali tkanki biologiczne, z których wypreparowano komórki, aby uzyskać bezkomórkowe nieimmunologiczne rusztowania, niepowodujące reakcji immunologicznej przy przeszczepie. Rusztowania można następnie przeszczepić bezpośrednio pacjentowi lub uzupełnić je komórkami pacjenta i wyhodować w laboratorium w obecności bodźców fizycznych, dobranych pod kątem reakcji fizjologicznej, aby osiągnęły pełną funkcjonalność biologiczną i biomechaniczną przed implantacją. Odzwierciedleniem sukcesu projektu jest szereg rozwiązań na użytek komercyjny, które łatwo można zastosować w praktyce klinicznej. „W szczególności, wypracowana infrastruktura pozwoliła na wykorzystanie na wpół zautomatyzowanej metody rozpoznawania wzorów na potrzeby oceny histopatologicznej obrazów w praktyce w placówce Hannover Medical School. Ponadto, otrzymane metody sterylizacji i konserwacji bezkomórkowych rusztowań są wykorzystywane do celów produkcyjnych przez firmę Corlife oHG” – podkreśla Korossis. Rozwiązanie wkrótce zostanie wykorzystane w warunkach klinicznych Badania przeprowadzone pod egidą projektu TECAS-ITN doprowadziły do opracowania wielu innowacyjnych technologii o przełomowym znaczeniu dla medycyny. Szczególnie godne odnotowania są bioreaktory przepływowe, służące do oceny funkcjonalnej rusztowań zastawek w kontekście długoterminowej podatności na zmęczenie i zwapnienie oraz do analizy rusztowań pod kątem wykorzystania do przeszczepów sercowo-naczyniowych. „To – tłumaczy Korossis – wraz z nieniszczącą metodą kontroli jakości produktów hodowli tkanek, powinno przyspieszyć rozwój technik monitorowania jakości produkcji rusztowań, aby zapewnić bezpieczeństwo kliniczne, znacząco zmniejszając konieczność testowania na zwierzętach”. Oczekuje się, że wypracowane w ramach projektu trzy nowe rodzaje protezy zastawek oraz żywy przeszczep mięśnia sercowego pobudzą postęp w obszarach modelowania i regeneracji tkanek, ograniczając konieczność ponownej interwencji chirurgicznej. Co ważne, bioreaktor zwapniający oraz wspomniany przeszczep pozwalają monitorować procesy, odpowiednio, zwapnienia oraz zawału mięśnia sercowego, jak również zbadać nowe terapie przeciwko wymienionym schorzeniom w warunkach in vitro. Prace badawcze w ramach projektu TECAS-ITN przyniosły pięć technologii, kwalifikujących się do objęcia patentem, w tym system zwapniający in vitro, leczenie odwapniające rusztowań, przezcewnikowe wszczepianie wykonanych z osierdzia bezkomórkowych zastawek serca oraz metoda rozpoznawania wzorów, zapewniająca kontrolę jakości produktów hodowli tkanek. Podkreślając potencjał komercyjny, Korossis wskazuje, że „firmy zewnętrzne wyrażają zainteresowanie wykorzystaniem pięciu technologii, które zostaną wprowadzone na rynek z chwilą udzielenia patentów”. Popularyzacja technologii TECAS W ramach szeroko zakrojonej kampanii upowszechnienia rezultatów projektu w czasopismach naukowych opublikowano 19 artykułów, a kolejnych 19 jest w przygotowaniu. Ponadto, początkujący naukowcy przedstawili imponującą liczbę 47 odczytów i sesji plakatowych na liczących się konferencjach. Naukowcy skupieni wokół ITN opublikowali również sześć artykułów w Wikipedii. Konsorcjum TECAS zorganizowało osiem sympozjów dotyczących hodowli tkanek sercowo-naczyniowych na znaczniejszych konferencjach, natomiast początkujący naukowcy przygotowali siedem jarmarków naukowych, na których zadbali o wystawy, warsztaty oraz wykłady. Zorganizowano pięć szkół letnich dla uczniów szkół średnich i ich nauczycieli, które będą odbywały się co roku. Sieć edukacyjna rozszerzono na szkoły podstawowe, urządzając warsztaty. Przeprowadzono seminaria w celu powiadomienia pacjentów o postępach, jakie poczyniono w dziedzinie hodowli tkanek zastawek sercowych. Korossis podsumowuje znaczenie projektu TECAS. „Patrząc całościowo, w trakcie projektu TECAS-ITN opracowano wiele technologii, które znajdą zastosowanie praktyczne i umożliwią osiągnięcie znacznych bezpośrednich korzyści naukowych, klinicznych i komercyjnych licznym interesariuszom, których grono obejmie szeroko pojętą wspólnotę akademicką i kardiochirurgiczną, jak również branżę urządzeń medycznych. Jednak końcowymi beneficjentami będą pacjenci, którzy otrzymają bezpieczniejsze, bardziej dostosowane do indywidualnych potrzeb implanty, dzięki czemu będzie można ograniczyć ponowne interwencje chirurgiczne”.
Słowa kluczowe
hodowla tkanek (tissue engineering – TE), zastawki serca, operacja kardiologiczna, Unia Europejska, projekt TECAS, początkujący naukowcy
