Leczenie uszkodzeń chrząstki z wykorzystaniem druku 3D i terapii genowej
Chrząstka, czyli tkanka wyściełająca powierzchnię stawów skokowych, łokciowych, biodrowych i kolanowych, z wiekiem staje się coraz cieńsza. W przeciwieństwie do kości chrząstka nie ma zdolności do samonaprawy. „Głównym tego przejawem wraz z wiekiem jest pojawienie się choroby zwyrodnieniowej stawów” — mówi koordynator projektu ReCaP, Fergal O'Brien z Royal College of Surgeons w Irlandii. „Chirurdzy mogą próbować coś naprawić, ale końcowym rezultatem jest często wymiana stawu biodrowego lub kolanowego”.
Nowe podejścia do leczenia uszkodzeń chrząstki
Projekt ReCaP, wspierany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, miał na celu opracowanie nowych metod leczenia uszkodzeń chrząstki. Wykorzystał wyniki wcześniejszych prac nad opracowaniem biomateriałów, które promują regenerację tkanki chrzęstnej. „Opracowaliśmy biomateriał, który naśladuje strukturę chrząstki natywnej” — dodaje O'Brien. „Zrobiliśmy to, łącząc kolagen, białko występujące w wielu tkankach, z innymi substancjami, które można znaleźć w chrząstce. Po wszczepieniu chrząstki w małe ubytki biomateriał działa jak gąbka, wchłaniając komórki i kierując je w miejsce naprawy uszkodzonej tkanki”. Chociaż rozwiązanie to może być skuteczne w przypadku małych uszkodzeń, okazało się niewystarczające w przypadku poważniejszych uszkodzeń chrząstki. I tutaj pojawia się ReCaP. „W tym projekcie ulepszyliśmy rusztowanie, drukując w 3D mechanicznie wytrzymały polimer syntetyczny” — wyjaśnia O'Brien. „Następnie rusztowanie zostało zaimpregnowane bardziej miękkim polimerem naturalnym, dzięki czemu zachowało swoją biologiczną funkcjonalność”. Następnie zespół projektowy zastosował terapię genową. Nanocząstki są pobierane przez komórki, które następnie włączają lub wyłączają określone geny. „Przykładowo geny, które mogą pomóc w produkcji nowej macierzy chrząstki, są włączane, a geny związane ze stanem zapalnym są wyłączane” — zauważa O'Brien.
Biomateriał do naprawy tkanek
W ramach projektu udało się opracować biomateriał do naprawy tkanek, który dostarcza terapię genową. Został przetestowany na zwierzętach, takich jak kozy, a artykuł na temat wyników jest obecnie w trakcie recenzji. Niektóre aspekty technologii są przedmiotem zgłoszenia w celu ochrony powiązanej własności intelektualnej. „Niedawno pozyskaliśmy więcej funduszy, które pozwolą nam dalej badać komercyjny potencjał platformy” — mówi O'Brien. „Mieliśmy wielkie szczęście, że otrzymaliśmy wsparcie od ERBN na ten projekt, który skupia się na badaniach wysokiego ryzyka i wysokich zysków”. Możliwe opcje są analizowane — obejmują partnerstwo z międzynarodową firmą lub wydzielenie start-upu.
Zajęcie się wczesnymi urazami rdzenia kręgowego
O'Brien i jego zespół badają obecnie również zastosowanie swoich odkryć w innych tkankach. Na przykład możliwość leczenia wczesnych urazów rdzenia kręgowego może mieć ogromny wpływ na ludzkie życie. „Nasz pomysł polega na dodaniu aktywnego elektrycznie elementu do naszego materiału drukowanego w 3D i dostarczaniu alternatywnych terapii genowych” — wyjaśnia. „Materiał ten transportowałby terapię genową, która włączałaby i wyłączała określone komórki, ale także przekazywałby stymulację elektryczną, co otwiera zupełnie nowy paradygmat potencjalnych zastosowań”. Badania te są finansowane przez Irish Rugby Football Union Charitable Trust i AMBER Centre, a wielu kontuzjowanych byłych graczy współpracuje z O'Brienem i jego zespołem. Zaczynają to dostrzegać związki sportowe na całym świecie. „Jeden z zawodników pisze książkę o swoich doświadczeniach związanych z kontuzją i byciem częścią naszych prac” — zauważa O'Brien.
Słowa kluczowe
ReCaP, chrząstka, druk 3D, terapia genowa, implanty, zapalenie, choroba zwyrodnieniowa stawów
