Nowatorski biomateriał umożliwia wzrost nowych naczyń krwionośnych i regenerację kości
Nowy biomateriał powstał w Irlandii i pomoże w regeneracji naczyń krwionośnych i kości u pacjentów ze znacznymi ubytkami kostnymi. Kości podlegają w naturalny sposób regeneracji, ale duże ubytki kości spowodowane urazami, chorobą lub usunięciem tkanki nowotworowej nie goją się same i stanowią poważne wyzwanie kliniczne. Badania naukowe prowadzone na uczelni Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI), gdzie wcześniej odkryto, że gen kodujący białko nazwane łożyskowym czynnikiem wzrostu (ang. placental growth factor, PGF) odpowiada za wzrost nowych naczyń krwionośnych, a w innych dawkach wspomaga regenerację kości. Dzięki wsparciu z finansowanego ze środków UE projektu ReCaP naukowcy mogli wykorzystać tę wiedzę do opracowania biomateriału, który dostarcza różne dawki PGF do organizmu, wspomagając tym samym gojenie się ubytków kostnych, które nie podlegają temu procesowi samoczynnie. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie „Journal of Controlled Release”. Biomateriał działa na zasadzie przypominającej naturalny proces regeneracji tkanki kostnej i początkowo uwalnia PGF w wysokich dawkach, co sprzyja rozrostowi naczyń krwionośnych, a następnie zmniejsza dawkę białka i utrzymuje ją na takim poziomie, co powoduje regenerację kości. Aby to umożliwić, zespół badawczy opracował metodę umieszczania mikrocząsteczek nasyconych PGF w rusztowaniu z kolagenu/hydroksyapatytu, w którym umieszczono już bezpośrednio PGF. Choć testy in vitro nowego biomateriału wykazały zaledwie średnią poprawę regeneracji kości, po wszczepieniu go szczurom z ubytkami kostnymi okazało się, że proces regeneracji zachodzi znacznie sprawniej. Główny badacz projektu ReCaP, prof. Fergal O’Brien z RCSI, zauważa w komunikacie prasowym zamieszczonym w serwisie „EurekAlert!”: „Przed przystąpieniem do badań klinicznych należy przeprowadzić jeszcze dodatkowe testy, ale jeśli ich wyniki będą korzystne, nowy biomateriał może przyczynić się do poprawy stanu zdrowia pacjentów cierpiących na ubytki kostne, oferując im alternatywę dla stosowanych obecnie terapii”.
Podejście bazujące na mechanobiologii
Aby uzyskać te wyniki, naukowcy rozpoczęli prace od zbadania hipotezy, zgodnie z którą do identyfikacji potencjalnych terapii promujących regenerację kości można wykorzystać rozwijającą się dopiero dziedzinę nauki, mechanobiologię. Mechanobiologia zajmuje się opisem tego, jak siły fizyczne i zmiany właściwości mechanicznych komórek wpływają na zachowanie komórek, różnicowanie komórek i tkanek oraz choroby związane z tymi procesami. „Dzięki zastosowaniu podejścia opartego na mechanobiologii byliśmy w stanie zidentyfikować obiecującego nowego kandydata na terapeutyk do regeneracji kości, a także określić optymalne stężenia wymagane do promowania zarówno angiogenezy, jak i osteogenezy w jednym biomateriale”, zauważył w komunikacie prasowym główny autor badania, dr Eamon Sheehy z RCSI i Trinity College Dublin. „Regeneracja dużych ubytków kości pozostaje znaczącym wyzwaniem klinicznym, ale miejmy nadzieję, że nowy biomateriał w dalszych badaniach potwierdzi swoją przydatność w tym zakresie”. Podejście do medycyny regeneracyjnej oparte na mechanobiologii, oprócz naprawy ubytków kostnych, „zapewnia również nowe ramy oceny biomateriałów regeneracyjnych do innych zastosowań w inżynierii tkankowej”, jak powiedział prof. O’Brien. „Obecnie koncepcję »mechanobiologicznej medycyny regeneracyjnej« stosujemy do identyfikacji nowych leków w innych obszarach, w tym regeneracji chrząstek i rdzenia kręgowego”. Projekt ReCaP (Regeneration of Articular Cartilage using Advanced Biomaterials and Printing Technology) ma na celu opracowanie przełomowej technologii zmieniającej istniejący paradygmat, która zrewolucjonizuje leczenie urazów stawów. Projekt dobiegnie końca w lipcu 2023 roku. Więcej informacji: projekt ReCaP
Słowa kluczowe
ReCaP, kość, naczynie krwionośne, regeneracja, ubytek, biomateriał, mechanobiologia
