Atklājumi.lv

Ar biomatricu pilnībā atjauno truša locītavas audus

Šī gada februārī atklajumi.lv es jau rakstīju par ASV zinātnieku panākumiem skrimšļaudu reģenerāciju veicinošu nanomateriālu izstrādē. Ziemeļrietumu universitātē izstrādātā tehnoloģija šķiet ļoti perspektīva nelielu bojājumu novēršanai, taču gadījumos, kad artrīts skāris plašāku skrimšļa apvidu, bojājot arī kaulu un kustību atjaunošana, izmantojot līdzšinējās metodes, praktiski iespējama tikai veicot visas locītavas endoprotezēšanu, daudz efektīvāka varētu būt vairāku ASV pētniecības centru sadarbības rezultātā tapušas biomatricas izmantošana.

Ņemot vērā cilmes šūnu (CŠ) transplantācijas sarežģītību (terapeitiskās devas iegūšanas, saderības nodrošināšanas un patoģenēzes izslēgšanas ziņā), ētiskos aspektus (embrionālo CŠ izmantošanas gadījumos) un augstās izmaksas, reģeneratīvās medicīnas viens no lielākajiem izaicinājumiem ir efektīva paša organisma rezervju izmantošana, panākot cilvēka orgānos visā dzīves laikā atjaunojošos (autologo) cilmes šūnu aktivizāciju. Šīs šūnas parasti spēj pārvērsties tikai noteiktos apakštipos un to nav īpaši daudz. Tomēr autologo šūnu lielākā priekšrocība ir 100% saderība ar pacienta organismu, kā arī nesen atklātā spēja noteiktu vides signālu ietekmē "mainīt orientāciju" un ģenerēt cita tipa specializētās šūnas.

Lai pārbaudītu, vai klīniski bez CŠ transplantācijas iespējama visas locītavas skrimšļaudu reģenerācija, ASV Nacionālā veselības centra finansētā projekta ietvaros zinātnieki veica pētījumu, kurā, izmantojot ar augšanas faktoru TGFβ3 piesātinātu biomatricu, laboratorijā turētiem trušiem sekmīgi izaudzēja jaunu locītavu. Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā "Lancet".

Vispirms zinātnieki noskenēja trušu locītavas un no organiskiem, pašsabrūkošiem polimēriem izgatavoja anatomiski precīzas locītavu biomatricas. Tad eksperimentālajiem dzīvniekiem no priekšķepas vidējās locītavas ķirurģiski noņēma visu skrimsli, kas tika aizvietots ar biomatricu. 10 izpētes grupas dzīvniekiem biomatricā bija ievadīts augšanas faktors, citiem 10 trušiem bija tikai biomatrica ar kolagēna hidrogēlu, bet 3 truši pēc operācijas nesaņēma neko. Pēc 4 mēnešiem, kuru laikā pētnieki regulāri fiksēja dzīvnieku kustīgumu un svara pieaugumu, no operētajām locītavām tika paņemti paraugi, lai noteiktu skrimšļa virsmas gludumu, biezumu, blīvumu, hondrocītu - skrimšļa šūnu, II tipa kolagēna un aggrekāna - galveno skrimsli veidojošo proteīnu daudzumu.

Apkopojot datus izrādījās, ka trušiem, kuru locītavās ievietoja ar TGFβ3 bagātinātās biomatricas, locītavas skrimšļaudi bija pilnībā atjaunojušies. Savukārt dzīvniekiem, kuru matricās augšanas faktora šķīdums nebija ievadīts, novēroja tikai izolētus skrimšļaudu veidojumus, bet tiem trušiem, kuri nesaņēma nekādu terapiju vispār nebija uzlabojumu. Procentuāli pirmā grupa ar TGFβ3 papilddevu matricā piesaistīja par 130% vairāk mezenhimālo cilmes šūnu nekā matrica ar hidrogēlu.

Salīdzinot ar TGFβ3 palīdzību jaunveidotos audus un locītavu struktūru, pētnieki neatrada nekādas atšķirības no normālas veselas locītavas rādītājiem. Atzīmējams, ka šī ir pirmā reize, kad izdevies sekmīgi pilnībā atjaunot visu locītavu.

Turpinot tehnoloģijas izstrādi, vispirms paredzēts veikt ar artrītu slimu dzīvnieku locītavu atjaunošanu un tad, pēc sekmīgiem eksperimentiem, sākt klīniskos pētījumus ar cilvēkiem, kuri cieš no locītavu deģenerācijas.

Interesanti, ka iepriekš aprakstītajā Ziemeļrietumu universitātes projektā, kur par autologo cilmes šūnu piesaistītāju locītavā kalpo nanošķiedras ar speciāli izveidotiem domēniem, vislabākie rezultāti tika sasniegti tieši paraugos bez papildu augšanas faktora devas - paļaujoties tikai uz eksperimentālā dzīvnieka organismā esošajām rezervēm, kamēr šajā rakstā aplūkotajā pētījumā nešaubāmi labākos rezultātus novēroja matricām, kuras bija bagātinātas ar augšanas faktoru. Vai izšķirošā bija izmantotā proteīna izoforma - TGFβ1 pret TGFβ3 - jeb lielāka nozīme ir matricas materiālam un struktūrai, to šobrīd varam tikai minēt. Katrā ziņā abas aplūkotās izstrādes ir ļoti perspektīvas un ļauj cerēt, ka jau 21. gs. II dekādē artrīta izraisīto disfunkciju varēs tehniski salīdzinoši vienkārši izlabot, ievērojami samazinot šīs saslimšanas radītās ciešanas un ekonomiskos zaudējumus.

Attēlā: Biomatrica ar TGFβ3 četrus mēnešus pēc operācijas ir pārtapusi funkcionālā skrimslī.

Avots:

press.thelancet.com

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.