Regeneracja przełyku

 Niedawno obchodziliśmy Święta Bożego Narodzenia. W Polsce elementem ich świętowania są między innymi bardzo obfite posiłki. Zatem w tym czasie przełyk, także pozostałe narządy tworzące układ pokarmowy mają dużo pracy. W tym czasie możemy sobie uświadomić jak bardzo ważnym narządem jest przełyk. To dzięki jego pracy wszystko co zjadamy dostaje się do żołądka, a potem dalej do jelit. Co jednak zrobić gdy narząd ten zaczyna sprawiać kłopoty np. gdy rozwinie się w nim nowotwór? Do tej pory rozwiązanie było jedno - jego usunięcie. W wyniku takiej operacji "żołądek podchodzi do gardła", dosłownie, co biorąc pod uwagę przenośne znacznie tego określenia, nie jest niczym przyjemnym.

 Wymiana nabłonka

Co by jednak było gdyby szwankujące tkanki dało się wymienić? Nowotwór przełyku zazwyczaj zaczyna się w jego warstwie nabłonkowej. W tej fazie nie jest bardzo groźny, ale rozwija się dalej, co wymusza usunięcie całego narządu. Czy dałoby się zatem wymienić nabłonek przełyku tak by usunąć go razem z nowotworem, a potem na jego miejsce wprowadzić nowy, zdrowy? W tej chwili jest to już możliwe. W roku 2010 dr Blair Jobe z Pittsburgha przeprowadził już dwie takie procedury. Polegają one na usunięciu, dosłownie "ściągnięciu" nabłonka przełyku wraz z tkanką nowotworową i nałożeniu w jego miejsce "rury" wykonanej z macierzy międzykomórkowej (ECM) pozyskanej ze świni. ECM naturalnie występuje w tkankach wszystkich zwierząt i stanowi rodzaj "rusztowania", dzięki któremu zachowują one przestrzenną formę. Z tkanki można jednak usunąć komórki. Wówczas pozostają tylko białka i inne substancje, między innymi kolagen, tworzące ECM. Kiedyś naukowcy sądzili, że są one tylko "klejem" łączącym komórki. Dziś wiemy jednak, że są one swego rodzaju "pamięcią" tkanki, nie tylko przestrzenną, ale także chemiczną, a obecne w ECM substancje "przyciągają" do siebie komórki, które zaczynają tworzyć nową tkankę.
 Właśnie taki proces zachodzi po wszczepieniu "rury" z ECM do przełyku. Przywiera ona do zachowanych głębszych tkanek tego narządu i "wyciąga" komórki, w tym komórki macierzyste, w których własną populację wyposażony jest przełyk. Komórki te stopniowo odbudowują jego nabłonek. Dzięki temu po kilku tygodniach pacjent może już swobodnie przełykać, a jago przełyk funkcjonuje podobnie, a czasami nawet lepiej niż przed chorobą.
 Procedura "wymiany nabłonka" przechodzi już szersze próby kliniczne i być może niedługo zacznie być stosowana rutynowo. Trzeba jednak pamiętać, że ma ona swoje ograniczenia. Może być stosowana tylko wtedy gdy nowotwór jest we wczesnej fazie rozwoju i obejmuje tylko warstwę nabłonkową przełyku. Co jednak zrobić gdy nowotworem objęta jest większa część przełyku i zachodzi potrzeba przeprowadzenia radykalnej esofagostomii?

 Przełyk z probówki

W przypadku konieczności usunięcia całego przełyku ratunkiem może być wyhodowanie i przeszczep nowego narządu. W tym wypadku rusztowanie również stanowi opisana wcześniej macierz międzykomórkowa (ECM). Pozyskuje się ją od zmarłych dawców poprzez decelularyzację pobranych od nich narządów. Tak przygotowane rusztowanie zasiedla się komórkami pobranymi od biorcy (zazwyczaj komórki macierzyste szpiku kostnego lub komórki właściwe dla tkanki, która ma być wyhodowana) i przez pewien czas hoduje w specjalnie przygotowanym bioreaktorze. 
 Tego typu proces można wykorzystać również przy hodowaniu przełyku, czego w tym roku dokonał międzynarodowy zespół prowadzony przez dr Paolo Macchiariniego z Karolinska Institutet w Sztokholmie. Dr Macchiarini najbardziej znany jest z zastosowania tego typu techniki w hodowaniu tchawicy, czyli narządu strukturalnie i funkcjonalnie podobnego do przełyku. Wyhodowane przez niego tchawice były już przeszczepiane ludziom, po raz pierwszy w 2008 roku. Jego zespół ma więc duże doświadczenie w przeprowadzaniu tego typu zabiegów. Wyhodowany w tym roku przełyk był narządem szczura. Został on przeszczepiony kilku zwierzętom i w testach potwierdzono efektywność tej techniki. Niestety trzeba pamiętać, że jej przeniesienie na narządy ludzkich rozmiarów zajmie trochę czasu. Na razie zatem musi nam wystarczać możliwość regeneracji chociaż nabłonka przełyku.

 Magiczne ECM

 Macierz międzykomórkowa to naturalna substancja, która znajduje się w tkankach wszystkich zwierząt. Badania nad jej "magicznymi" właściwościami prowadzone są już od mniej więcej trzech dekad i przez ten czas znalazła ona już zastosowanie w mniej wymagających obszarach medycyny takich jak leczenie ran. Dopiero jednak w ostatniej dekadzie zaczęto ją stosować w bardziej skomplikowanych procesach regeneracyjnych, w tym w hodowaniu całych organów. 
 

Prof. Stephen Badylak ze zdecelularyzowanym organem w słoju
Pittsburgh Post-Gazette

 Jednym z odkrywców jej niezwykłych właściwości oraz pionierów jej zastosowania w medycynie jest prof. Stephen Badylak z McGowan Institut for Regenerative Medicine. To właśnie dzięki jego pracom możliwa jest opisana powyżej procedura regeneracji nabłonka przełyku. Podobnie jak dr Macchiarini, także prof. Badylak prowadzi prace nad hodowaniem całych organów z wykorzystaniem techniki decelularyzacji perfuzji. Jego laboratorium pracuje między innymi nad wyhodowaniem ludzkiej wątroby z wykorzystaniem rusztowania powstałego z decelularyzacji świńskiego narządu, a jednym z jego największych sukcesów do tej pory jest opracowanie techniki regeneracji dużych ubytków mięśni z wykorzystaniem rusztowania z ECM, o której pisałem w maju.

 O pracach prof. Badylak opowiadał w 2011 roku na konferencji Singularity Summit. Jego wystąpienie można obejrzeć tutaj. Natomiast już wkrótce będzie można wysłuchać go na Sympozjum Naukowym - Granice medycyny regeneracyjnej, które organizowane jest przez Centrum Edukacji Medycznej i które odbędzie się 8 stycznia 2014 roku w Carolina Medical Center. Patronem medialnym tego wydarzenia jest strona Medycyna Regeneracyjna, a ja gorąco zachęcam do wziecia w nim udziału. 

 Metoda decelularyzacji perfuzji jest obecnie najczęściej wykorzystywaną techniką hodowania organów. W ostatnich latach naukowcy z różnych laboratoriów wyhodowali z jej wykorzystaniem już w zasadzie wszystkie narządy w tym te najbardziej potrzebne takie jak płuca, serce, nerki czy wątrobę. Niestety cały czas są to organy szczurów bądź zwierząt niewiele większych. Naukowcom z Teksasu udało się już wprawdzie wyhodować ludzkiej wielkości płuca oraz serce. Jednak narządy te nie są wystarczająco sprawne nawet do tego by przeprowadzać próby na zwierzętach laboratoryjnych. Wspomniana technika była już stosowana do leczenia ludzi np. przeszczepu tchawicy, żył cz niedawno także krtani, jednak musimy poczekać jeszcze co najmniej dekadę, by było możliwe jej wykorzystanie do zastąpienia wszystkich rodzajów tkanek. 

Autor: Leszek Wiśniewski

Sympozjum naukowe - Granice medycyny regeneracyjnej

 Za nieco ponad miesiąc w Warszawie odbędzie się wyjątkowe wydarzenie - sympozjum naukowe, którego organizatorem jest Carolina Medical Center i Centrum Edukacji Medycznej, a którego strona Medycyna Regeneracyjna ma zaszczyt być patronem medialnym. Swój udział w nim zapowiedzieli polscy naukowcy zajmujący się medycyną regeneracyjną oraz inżynierią tkankową, między innymi prof. Wojciech Święszkowski, z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, znany z programu Bio-Implant, prof. Zygmunt Pojda z Zakładu Hematologii Doświadczalnej Centrum Onkologii – Instytutu Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie oraz dr Robert Śmigielski z Carolina Medical Center znany ze współpracy z wieloma polskimi sportowcami w tym ze złotą medalistką olimpijską Justyną Kowalczyk.

 Największą gwiazdą sympozjum będzie prof. Stephen F. Badylak z Uniwersytetu w Pittsburghu, pełniący także obowiązki zastępcy dyrektora McGowan Institute for Regenerative Medicine (MIRM). Prof. Badylak ma bogate 30-letnie doświadczenie w badaniach nad regeneracją i hodowaniem tkanek. Do jego największych sukcesów należy odkrycie właściwości macierzy międzykomórkowej (extra cellular matrix - ECM) i zastosowanie jej w leczeniu. Najbardziej spektakularne efekty udało mi się osiągnąć wykorzystując ECM do regeneracji dużych ubytków mięśni u amerykańskich żołnierzy ciężko rannych na wojnach w Iraku i Afganistanie. Prof. Badylak bada także możliwość hodowania organów na rusztowaniach z ECM, a także mechanizmy, które pozwoliłby regenerować zniszczone lub brakujące kończyny.

 

  Sympozjum odbędzie się 8 stycznia w Centrum Edukacji Medycznej przy ul. Pory 78 (rejon ulic Jana III Sobieskiego i Władysława Sikorskiego - Stegny). Aby wziąć w nim udział należy się wcześniej zarejestrować (tutaj dostępny formularz rejestracyjny). Koszt (od 100 do 630 zł netto) udziału zależy od dnia rejestracji oraz charakteru uczestnictwa (student, uczestnik zwyczajny, uczestnik biznesowy). Pełny program można znaleźć na stronie Centrum Edukacji Medycznej, tam również znajduje się lista wykładowców.

Termin sympozjum został zmieniony. Odbędzie się ona 2 czerwca w tym samym miejscu. Aktualne informacje o sympozjum można znaleźć na poniższej stronie.

Autor: Leszek Wiśniewski 

Kalifornijski Instytut Medycyny Regeneracyjnej świętuje dekadę działalności

 10 lat temu, w odpowiedzi na zablokowanie przez Republikanów możliwości finansowania badań nad embrionalnymi komórkami macierzystymi z funduszy federalnych, władze stanu Kalifornia postanowiły utworzyć własną agencję, której zadaniem miało być finansowanie badań nad terapiami z wykorzystaniem komórek macierzystych. Utworzenie agencji zostało poparte w referendum przez mieszkańców stanu, którzy zgodzili się także na to by agencja otrzymała $ 3mld na granty na badania związane z medycyną regeneracyjną i komórkami macierzystymi, nie tylko embrionalnymi.



 Po dekadzie działalności Kalifornijski Instytut Medycyny Regeneracyjnej (California Institute for Regenerative Medicine - CIRM), który wbrew nazwie nie jest instytutem naukowym tylko agencją grantową, może pochwalić się pierwszymi osiągnięciami - próbami klinicznymi. 10 z nich zostało niedawno w skrócie opisanych na oficjalnym blogu instytutu, a wiele z nich pojawiło się również w postach na fanpage'u Medycyna Regeneracyjna.

 Leczenie HIV/AIDS
Firma Calimmune opracowała i zaczyna testować terapię genową zakażenia wirusem HIV, która polega na pobraniu od pacjenta hematopoetycznych (krwiotwórczych) komórek macierzystych, a następnie ich genetycznej modyfikacji, w wyniku której wytwarzane przez nie komórki krwi nie produkują białka, dzięki któremu wirus wnika do wnętrza komórki. Mutacja ta występuje naturalnie u bardzo niewielkiej liczby ludzi, którzy są odporni na zakażenie wirusem. Jak do tej pory kilka osób, między innymi tak zwany "berliński pacjent" zostało wyleczonych, dzięki przeszczepowi szpiku kostnego od osoby "odpornej". Celem terapii jest stworzenie takiej możliwości dla każdego zakażonego, bo większość z nich nie może liczyć na zgodnego, odpornego dawcę.
 Taką samą strategię przyjęli naukowcy z City of Hope, którzy opracowują swoją terapię wspólnie z firmą Sangamo Biosciences i także przystępują już do badań klinicznych. 

Leczenie urazu rdzenia kręgowego 
 Ostatnio było głośno o polskich lekarzach, którym udało się postawić na nogi sparaliżowanego pacjenta. Również w USA naukowcy pracują nad opracowaniem tego typu terapii i to już od dłuższego czasu. W przeciwieństwie jednak do polskich lekarzy, ci z Kalifornii będą jednak wykorzystywać embrionalne komórki macierzyste, a nie komórki własne pacjenta. Komórki te będą następnie różnicowane do komórek prekursorowych oligodendrocytów, które tworzą osłonki mielinowe nerwów. Naukowcy liczą na to, że komórki te wszczepione w miejsce urazu rdzenia pozwolą go zregenerować i przywrócić pacjentom sprawność. 

Leczenie chorób serca 
 Firma Capricor opracowała i zamierza poddać próbom klinicznym terapię mięśnia sercowego uszkodzonego przez zawał. Zostaną w niej wykorzystane komórki macierzyste serca pobrane od dawców, które w dotychczasowych testach przedklinicznych wykazywały zdolność do redukcji blizn pozawałowych, stymulacji wzrostu nowych naczyń krwionośnych oraz poprawy sprawności całego narządu. 

Leczenie nowotworów 
 Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles opracowali terapię, która blokuje rozwój nowotworowych komórek macierzystych. Są to komórki, które mają bardzo podobne właściwości do innych komórek macierzystych, ale w przeciwieństwie do tych drugich niszczą organizm. To najprawdopodobniej one odpowiadają za przerzuty oraz nawroty choroby i często bywają odporne na leki zwalczające pozostałe komórki nowotworowe w guzie. Nowa terapia ma przynieść możliwość leczenia najcięższych nowotworów takich jak rak jajnika, ale także tych bardziej powszechnych jak nowotwór jelita grubego, rak piersi czy nowotwory mózgu.

 Również naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali terapię oddziałującą na nowotworowe komórki macierzyste (CSC). Ich zdaniem są to komórki progenitorowe powstałe z komórek macierzystych, które "wyrwały się spod kontroli". Są to oczywiście komórki wadliwe, ale system immunologicznych ich nie rozpoznaje i nie niszczy ponieważ wysyłają one do makrofagów sygnał "nie jedz mnie". Dlatego naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali przeciwciało, które blokuje wytwarzanie tego sygnału i tym samym pozwala systemowi immunologicznemu na niszczenie komórek nowotworowych. Ich zdaniem terapia ta może pomóc w leczeniu wielu rodzajów nowotworów, a przede wszystkim tych które dały przerzuty.

 Podobną metodę w leczeniu białaczki opracowali naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Stworzyli oni przeciwciało, które dezaktywuje proteinę odpowiedzialną za rozwój i przerzuty białaczki. Często występuje ona w embrionalnych komórkach macierzystych, zanika jednak w dorosłym organizmie. Nowotwór jest zatem pewnego rodzaju formą embrionalną, którą trzeba przywołać do porządku by nie czyniła zniszczeń w dorosłym organizmie.


Leczenie anemii sierpowatej 
 Kolejną terapią osiągającą stadium kliniczne jest terapia genowa anemii sierpowatej. To dziedziczna choroba genetyczna, w wyniku której organizm pacjenta produkuje niewłaściwie uformowane komórki czerwonych krwinek. Mają one sierpowaty kształt przez co często zahaczają o ściany naczyń krwionośnych oraz tworzą niebezpieczne zakrzepy. W tej chwili jedyną metodą leczenia są okresowe transfuzje krwi, które pozwalają wprowadzić do organizmu zdrowe erytrocyty. Nowa terapia ma być podobna do opisywanej niedawno terapii ciężkiego złożonego niedoboru odporności (SCID) i polegać na pobraniu od pacjenta szpiku kostnego, jego genetycznej modyfikacji w laboratorium i powrotnym przeszczepieniu szpiku, tak by produkował zdrowe czerwone krwinki.

Leczenie cukrzycy 
 Firma Viacyte zaczyna próbne przeszczepy kapsuł, w których zamknięte są wyprowadzone z embrionalnych komórek macierzystych komórki progenitorowe komórek trzustki produkujących insulinę. Komórki te dojrzewają w organizmie pacjenta i produkują insulinę zgodnie z potrzebami organizmu, tak jak u zdrowych ludzi. Dzięki zamknięciu w kapsule, która ma kształt podobny do połowy karty kredytowej, komórki te są chronione przed zniszczeniem przez komórki układu immunologicznego. Jednocześnie dzięki przepuszczalnej membranie są w stanie prowadzić normalny metabolizm oraz dostarczać insulinę.

Leczenie ślepoty 
 Wady narządu wzroku w poważnym stopniu utrudniają funkcjonowanie w społeczeństwie. Problem ten zaczyna narastać, ponieważ ludzie żyją coraz dłużej i coraz więcej z nich boryka się ze związaną z wiekiem utratą wzroku zazwyczaj spowodowaną przez zwyrodnienie plamki żółtej. Także ten problem może być wkrótce zażegnany, a to dzięki naukowcom z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, którzy opracowali terapię polegającą na wszczepianiu do oka płatów nabłonka barwnikowego wyhodowanego z embrionalnych komórek macierzystych. Ma on przywrócić funkcje pozostałych warstw siatkówki i tym samym pomóc odzyskać albo uratować wzrok. 

Podsumowanie
Jak więc widać, coraz więcej terapii, które jeszcze kilka lat temu były tylko obietnicą, dziś powoli staje się faktem, a medycyna regeneracyjna z naukowego konceptu przeradza się w realnie poprawiającą ludzkie życie dziedzinę. Mam nadzieję, że za następne 10 lat wiele z tych terapii będzie już standardem, a inne które dziś wydają się niemożliwe osiągną taką dojrzałość naukową jak te opisane powyżej.

Autor:Leszek Wiśniewski

Krtań z laboratorium

 Jedną z najważniejszych dziedzin zawierających się w medycynie regeneracyjnej jest inżynieria tkankowa. Bardzo często pojawia się ona w postach na facebookowym profilu Medycyna Regeneracyjna. Dziś natomiast chciałem napisać o jej bliskim powszechnego zastosowaniu. Mowa o przeszczepach hodowanej krtani.

 6 lat temu w Barcelonie przeprowadzono pierwszy w historii przeszczep organu z wykorzystaniem komórek macierzystych z wykorzystaniem zdecelularyzowanego rusztowania uzyskanego z organu dawcy. Celem operacji była wymiana jednego z oskrzeli ("rura" łącząca tchawicę z oskrzelikami) u pacjentki, która przeszła gruźlicę. Operacja powiodła się, a pacjentka czuje się dobrze. Wyniki jej obserwacji opisano w magazynie The Lancet w 2013 roku. Cała procedura była przygotowywana przez międzynarodowy zespół lekarzy i naukowców, wśród których znaleźli się między innymi dr Paolo Macchiarini z Karolinska Institutet w Sztokhlomie oraz prof. Martin Birchall z University College London. 

prof. Martin Birchall

 Obaj oczywiście nie poprzestali na tym osiągnięciu. Dr Macchiarni od tego czasu przeprowadził już około 20, cały czas eksperymentalnych, zabiegów przeszczepu hodowanej tchawicy, z czasem zastępując naturalne rusztowanie ze zdecelularyzowanych organów rusztowaniem syntetycznym (tutaj też swój wkład mieli naukowcy z University College London), a w tej chwili wspólnie z amerykańską firmą Harvard Apparatus Regenerative Technologies przygotowuje próby kliniczne tej technologii. Natomiast prof. Birchall już od 2011 roku pracował nad przygotowaniem prób klinicznych hodowanej krtani, do stworzenia której zostaną wykorzystane zdecelularyzowane rusztowania z organów pobranych od dawców oraz komórki macierzyste pacjenta - biorcy przeszczepu. Program ten, pod nazwą RegenVOX zdobył zainteresowanie brytyjskiego Medical Research Council i w zeszłym roku wszedł już w fazę prób klinicznych. Są to próby kliniczne pierwszej (bezpieczeństwo) i drugiej (efektywność) fazy, a ich pierwsze wyniki mamy poznać już w 2016 roku. Program ma się zakończyć roku później, po czym jego efekty zaczną być przygotowywane do komercjalizacji oraz wdrożenia w szpitalach zarządzanych przez brytyjski National Health Service (NHS). 

Rysunek krtani, którą mają zamiar
zrekonstruować brytyjscy naukowcy

 RegenVOX to część szerszego programu prowadzonego przez University College London, którego celem jest opracowanie technologii regeneracji tak zwanych hollow organs, czyli organów posiadających światło, do których zalicza się wspomniane już krtań i tchawicę, a także między innymi przełyk i jelita. Właśnie te organy budzą największe zainteresowanie naukowców UCL, którzy mają nadzieję, że pozytywne wyniki badań nad przeszczepem hodowanej krtani pomogą nie tylko około 2 tyś. brytyjskich pacjentów, którzy każdego roku doznają problemów z krtanią ze względu na nowotwór lub uraz, ale także innym pacjentom, którzy potrzebują rekonstrukcji wspomnianych wcześniej organów. 


 
 Jest to także jedna z pierwszych w historii prób klinicznych hodowanych organów. Tak więc jej przebieg oraz wyniki mogą pomóc zbudować standardy dla innych tego typu procedur, na początku przede wszystkim dla "hollow organs", a później także dla narządów miąższowych, takich jak wątroba czy nerki, których pierwszych eksperymentalnych przeszczepów należy się spodziewać pod koniec tej dekady. Wszystko wskazuje na to, że około roku 2020 medycyna będzie miała zupełnie inne oblicze, a niektóre z terapii z wykorzystaniem inżynierii tkankowej mogą stać się w miarę powszechna praktyką, a nie tylko naukowym newsem.

Autor: Leszek Wiśniewski

Żyły z probówki

  Zespół profesor Suchitry Sumitran-Holgersson z Sahlgrenska University Hospital¹ w Göteborgu przeszczepił trzem pacjentom wyhodowane żyły wrotne. Podobną procedurę przeprowadzono tam już kilka lat temu, ale tym razem naukowcy nieco zmodyfikowali procedurę. Zarówno teraz jak i wtedy do wyhodowania żył wykorzystano zdecelularyzowane tkanki pobrane od dawców, jednak tym razem zmieniono źródło komórek macierzystych. Poprzednio pochodziły one ze szpiku kostnego. Procedura jego pobrania jest jednak bardzo inwazyjna i nieprzyjazna dla pacjenta, którym w tym wypadku są zazwyczaj małe dzieci. Dlatego tym razem komórki macierzyste pozyskano z krwi obwodowej, czyli w procedurze podobnej do pozyskiwania komórek szpiku do jego przeszczepów.


  Okazało się, że pozyskane w ten sposób komórki nie tylko są w stanie stworzyć tkankę żyły, ale robią to nawet lepiej niż komórki pobierane bezpośrednio z jam szpikowych. Poprzednio hodowanie żyły zajęło ponad miesiąc. Tym razem naukowcy musieli czekać zaledwie tydzień. To przyspieszenie wynika prawdopodobnie ze znajdujących się we krwi czynników wzrostu, które w naturalny sposób wspierają regenerację.
Dwoje z trzech pacjentów czuje się dobrze, sytuacja trzeciego jest niepewna, ale wynika to z jego ogólnego stanu zdrowia. Przeprowadzona u nich procedura zdaje się być bezpieczna i po dalszych badaniach powinna być dopuszczona do szerszego zastosowania także w przypadku innych przeszczepów żył, przede wszystkim operacji wszczepienia bypassów mięśnia sercowego. 

Zdecelularyzowane naczynia krwionośne oraz zasiedlone już nowymi komórkami rusztowania z macierzy międzykomórkowej.
źródło: ScienceDaily

  W tym miejscu warto także wspomnieć, że podobne prace prowadzi także zespół profesor Laury Niklason z Yale University. Naukowcy z USA także zidentyfikowali regeneracyjne właściwości krwi. Okazuje się, że są one na tyle duże, że nowych naczyń krwionośnych nie trzeba nawet hodować. Wystarczy wszczepić odpowiednio przygotowane rusztowanie (wykonuje je się z komórek laboratoryjnych, które budują strukturę z macierzy międzykomórkowej na "stelażu" z nici chirurgicznych, potem taka tkanka jest decelularyzowana i przygotowywana do przeszczepu), a resztę pozostawić krwi i obecnym w niej komórkom macierzystym. Procedura ta jest rozwijana przez firmę Humacyte i obecnie jest już w fazie prób klinicznych.

Źródło: Science Daily

¹Sahlgrenska University Hospital to szpital będący częścią Sahlgrenska Academy, czyli medycznej części Uniwersytetu w Göteborgu. Szpital znany jest między innymi z eksperymentalnych przeszczepów macicy. Pierwszy z nich zakończył się niedawno narodzinami dziecka do tej pory bezpłodnej kobiety.

Autor: Leszek Wiśniewski

Łączenie rdzenia kręgowego

 Urazy rdzenia kręgowego są jednym z poważniejszych schorzeń, z którymi dzisiejsza medycyna nie może sobie poradzić. Dlatego zarówno pacjenci jak i lekarze od dawna upatrują szansy na poradzenie sobie z tym problemem w terapiach komórkowych. Przez lata dziedzina ta oferowała raczej obietnice bez pokrycia. Teraz jednak jesteśmy coraz bliżej realnych rozwiązań o czym informuje na swoim blogu California Institute for Regenerative Medicine. 

 Z artykułu możemy się dowiedzieć, że dwie amerykańskie firmy prowadzą lub przygotowują się do rozpoczęcia testów klinicznych terapii urazu rdzenia kręgowego komórkami macierzystymi. Pierwsza z nich - kalifornijska StemCells Inc. już od 2011 roku prowadzi testy kliniczne swojej terapii w klinikach uniwersytetów w Zurychu, Calgary i Toronto. Są to badania połączonej pierwszej i drugiej fazy, które mają przede wszystkim potwierdzić bezpieczeństwo terapii oraz jej efektywność na poziomie przywracania czucia oraz kontroli nad organami położonymi poniżej miejsca uszkodzenia (np. pęcherza moczowego). W terapii stosowane są linie nerwowych komórek macierzystych, które nie pochodzą od pacjentów. Dlatego badania mają także potwierdzić bezpieczeństwo immunosupresji będącej elementem terapii. Próby kliniczne są prowadzone poza terytorium USA, ale mimo to są nadzorowane przez tamtejszą FDA co ma ułatwić proces rejestracji terapii w tym kraju. Wstępne wyniki badań mają być opublikowane w tym miesiącu, a pełne rezultaty poznamy w połowie przyszłego roku.

 Inną amerykańska firmą, która rozpoczęła starania o przeprowadzenie badań klinicznych swojej terapii z wykorzystaniem nerwowych komórek macierzystych jest zarejestrowana w Marylandzie, ale prowadząca działalność badawczą w Kalifornii Neuralstem Inc. Firma ma już zgodę FDA na prowadzenie badań, które mają mieć miejsce w klinice Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Również w tym wypadku będą wykorzystane allogeniczne nerwowe komórki macierzyste, a badania mają potwierdzić przede wszystkim bezpieczeństwo terapii, choć przedstawiciele firmy bardzo chcieliby, żeby udało się także osiągnąć efekty poprawy czynności motorycznych i sensualnych podobne do tych, które udało się uzyskać w testach na zwierzętach. Firma Neuralstem Inc. prowadzi także testy kliniczne terapii komórkowej stwardnienia zanikowego bocznego (ALS), które wyniosły pewne doświadczenia związane np. z procedurą wszczepienia komórek macierzystych, które firma ma nadzieje wykorzystać także w badaniach terapii urazu rdzenia kręgowego. 

Pacjenci z urazem rdzenia kręgowego biorący udział w badaniu. 

Źródło: Fast Company

 Nadzieja dla osób z urazem rdzenia kręgowego może płynąć także zupełnie innego źródła. Niedawne badania naukowców z Uniwersytetu w Lousiville, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles oraz z Instytutu Pawłowa w Sankt Petersburgu pokazały, że funkcje rdzenia można przywrócić także poprzez jego elektryczną stymulację poniżej miejsca urazu. Czterem pacjentom, którzy wzięli udział w badaniu wszczepiono stymulatory rdzenia kręgowego, stosowane zazwyczaj w terapii bólu. Dzięki wysyłanym przez nie sygnałom uczestnicy badania mogli zacząć częściowo kontrolować dotychczas sparaliżowane części ciała, a nawet stawać na własnych nogach na kilka minut. Co ważne częściowa kontrola utrzymywała się u niektórych z nich także po wyłączeniu stymulatora, nawet kiedy wcześniej ich rdzeń był uważany za w całości przerwany. 

 Naukowcy sądzą, że badania te pokazują jak niewiele wiemy jeszcze o naszym rdzeniu kręgowym. Przypuszcza się, że jest on odpowiedzialny za część powtarzalnych odruchów takich jak np. chodzenie i że potrzebny jest tylko niewielki sygnał z mózgu, który pozwala wykonać te czynności. Naukowcy sądzą także, że nawet w przypadku całkowitego przerwania rdzenia istnieją jeszcze drogi, którymi taki sygnał może przepłynąć, ale potrzebuje wzmocnienia by umożliwić wykonanie konkretnej czynności. Opisana metoda jest na razie eksperymentalna, ale nie wykluczone, że po udoskonaleniu będzie bardziej powszechnie stosowana. Być może także w przyszłości zobaczymy terapie, które będą łączyć tego typu stymulację z przeszczepami komórek macierzystych co pozwoli osobom z urazem rdzenia kręgowego przywrócić pełną sprawność. 

Autor: Leszek Wiśniewski 

Mięśnie ze świńskiego pęcherza

 Macierz międzykomórkowa (ECM) jest jednym z ulubionych "tworzyw" inżynierii tkankowej. Ta naturalna substancja występuje w organizmach wszystkich zwierząt i odpowiada za spajanie ich komórek tak by tworzyły tkanki o określonej strukturze. To właśnie z niej powstają "naturalne" rusztowania do hodowania organów, które uzyskuje się wypłukując komórki dawcy w procesie tak zwanej deceularyzacji. Proces ten jest bardzo istotny, gdyż dzięki niemu z tkanki pozostaje tylko ECM, który sam w sobie nie wywołuje odpowiedzi immunologicznej i nie może być odrzucony. 

 Substancja ta ma jeszcze inną niezwykle przydatną właściwość. Jej składniki, głównie proteiny takie jak kolagen, nie tylko tworzą odpowiednią strukturę, ale także zawierają biochemiczne sygnały, które skłaniają komórki do migracji i różnicowania się. To dzięki nim wprowadzone do rusztowania komórki macierzyste "wiedzą" gdzie mają się znaleźć i w co przekształcić. 

Prof. Stephen Badylak trzymający w rękach płat z 

macierzy międzykomórkowej.

źródło: www.nbcnews.com

 Hodowanie organów to jednak dopiero przyszłość, ale ECM ma już swoje kliniczne zastosowanie. Od kilku lat płatów tej substancji pochodzących ze świńskich pęcherzy moczowych (oczywiście pozbawionych komórek) używa się do leczenia blizn, przepukliny oraz wrzodów cukrzycowych. Od pewnego czasu prowadzone są także badania nad regeneracją mięśni z wykorzystaniem takich właśnie płatów. Wyniki tych badań prowadzonych przez McGowan Institute for Regenerative Medicine opublikował w zeszłym tygodniu magazyn "Science Translational Medicine".

 Badania były prowadzone przez zespól kierowany przez prof. Stephena Badylaka i dr. Briana Sicari z University of Pittsburgh. Wykorzystali oni płaty z ECM do regeneracji mięśni kończyn u pacjentów, którzy odnieśli poważne urazy, które skutkowały dużą utratą

masy mięśniowej (od 60% do 90%). Prowadziło to do znacznego obniżenia sprawności, a czasem nawet zagrożenia amputacją. Większość z poddanych leczeniu pacjentów to żołnierze, którzy odnieśli obrażenia w czasie działań wojennych dlatego badania były finansowane przez Departament Obrony USA.

 Terapia polegała na rehabilitacji przygotowującej, której celem było maksymalne zwiększenie masy i mocy istniejących mięśni. Następnym jej etapem było wszczepienie płatów z ECM w miejsce uszkodzenia, a potem kolejne sesja rehabilitacji pooperacyjnej. Ta ostania miała bardzo istotne znaczenie, gdyż do właśnie aktywność właściwa dla działania danej tkanki pozwala obudzić proces regeneracji. ECM wszczepiony w miejsce uszkodzenia jedynie inicjuje ten proces i zachęca komórki macierzyste do migracji oraz zapewnia rusztowanie, na którym nowa tkanka może powstać. Cały proces regeneracji zachodzi jednak w organizmie i jest po prostu wzmocnieniem procesów, które naturalnie w nim wstępują.

 Badania zakończyły się sukcesem. Wszyscy pacjenci (pięciu) wykazali regenerację uszkodzonych mięśni, niektórzy nawet znaczącą. Pozwala to optymistycznie patrzeć na rozwój tej metody leczenia regeneracyjnego i jego stosunkowo bliskie wdrożenie do praktyki klinicznej. Następnym etapem w tym kierunku ma być kolejna próba kliniczna tym razem z udziałem grupy 50 pacjentów. 

Autor: Leszek Wiśniewski 

Źródła:
http://www.aaas.org/news/science-translational-medicine-transplant-pigs-helps-regrow-human-muscle
http://www.cbsnews.com/news/patients-regrow-muscles-with-pig-bladder-tissue/

http://www.nbcnews.com/health/health-news/experimental-treatment-regrows-muscle-injured-mens-legs-n94101

II POMORSKIE SYMPOZJUM INŻYNIERII TKANKOWEJ I MEDYCYNY REGENERACYJNEJ – RELACJA

 
5 kwietnia w Bydgoszczy odbyło się II Pomorskie Sympozjum Inżynierii Tkankowej i Medycyny Regeneracyjnej zorganizowane przez Stowarzyszenie na rzecz Rozwoju Medycyny Regeneracyjnej„Aksolotl” oraz przez Zakład Inżynierii Tkankowej Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, które były także gospodarzami imprezy. Sympozjum przewodniczył Prezes Stowarzyszenia oraz Kierownik Zakładu Inżynierii Tkankowej prof. dr hab. Tomasz Drewa, FEBU. Było to jedno z ważniejszych tego typu wydarzeń w Polsce, a strona Medycyna Regeneracyjna miała przyjemność być jego patronem medialnym.

Prof. dr hab. Tomasz Drewa otwierający sympozjum

 Ortopedia w awangardzie
W trakcie sympozjum poruszono wiele różnorodnych tematów, ale na pierwszy plan wysunęły się zagadnienia związane z ortopedią. Jest to dziedzina medycyny, która już dzisiaj korzysta z dobrodziejstw komórek macierzystych, nie tylko w laboratoriach, ale także klinicznie. O różnych metodach leczenia w tej dziedzinie opowiadali dr Henryk Bursig z Banku Tkanek Regionalnego Centrum Krwiodawstwa i Krwiolecznictwa w Katowicach oraz dr Konrad Słynarski z warszawskiego szpitala „Lekmed”. W pierwszym z tych ośrodków już od kilku lat pobiera się i namnaża chrondocyty wykorzystywane następnie do regeneracji chrząstek przede wszystkim w stawach. Ponadto Bank Tkanek wytwarza także klej tkankowy, który powstaje ze składników osocza krwi. Klej ten można następnie wykorzystywać do „klejenia” tkanek lub tworzenia membran pozwalających zamknąć komórki macierzyste w miejscu, które wymaga regeneracji.

Dr Henryk Bursig podczas wykładu o regeneracji chrząstki 

Kwestia formalności
Dr Bursig dużą część swojego wykładu poświęcił także zagadnieniu rejestracji procedur medycznych. Jest to bardzo ważne, gdyż żadne ze wspaniałych osiągnięć nauki, o których strona Medycyna Regeneracyjna tak często pisze, nie może być zastosowane do leczenia bez zezwolenia organów powołanych do nadzorowania procedur medycznych i leków. W przypadku inżynierii tkankowej i medycyny regeneracyjnej kwestia ta jest dość skomplikowana, gdyż terapie należące do tych dziedzin podlegają pod dwie dziedziny prawa – prawo transplantacyjne i prawo farmaceutyczne. 

 Oznacza to, że ich wdrożenie i stosowanie nadzoruje kilka instytucji zarówno w Polsce jak i w Unii Europejskiej. W tej ostatniej głównym organem nadzorującym rynek usług i produktów medycznych jest European Medicines Agency (EMA), czyli europejski odpowiednik amerykańskiej Food & Drug Administration (FDA). To jej zgodę muszą zdobyć wszystkie podmioty zainteresowane wprowadzeniem do użytku procedur medycznych i leków na terenie Unii Europejskiej. 

 Terapie z dziedziny medycyny regeneracyjnej i inżynierii tkankowej mają szczególny status i są regulowane przez przepisy dotyczące Advanced Therapy Medicinal Products (ATMP). Do kategorii tej zalicza się wszystkie terapie genowe, komórkowe oraz wykorzystujące inżynierię tkankową. Więcej informacji na ten temat można znaleźć na tej stronie, a także w artykule opublikowanym w "Molecular Therapy".

Dr Konrad Słynarski podczas wykładu

Z ziemi amerykańskiej do Polski

Innym prelegentem poruszającym temat inżynierii tkankowej w ortopedii był dr Konrad Słynarski. Jest on jednym z pionierów klinicznego zastosowania ortopedycznej inżynierii tkankowej w Polsce. Ma on za sobą także wieloletnie doświadczenie współpracy z prof. Arnoldem Caplanem, specjalistą w zakresie regeneracyjnego zastosowania mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC). W swojej prezentacji dr Słynarski przedstawił stosowane przez siebie metody leczenia urazów chrząstki stawowej poprzez uzupełnianie jej ubytków membraną z kwasu hialuronowego lub innymi biodegradowalnymi rusztowaniami, które wypełnione są komórkami macierzystymi. Jednak w odróżnieniu od katowickiego Banku Tkanek, w klinice dr Słynarskiego stosuje się komórki macierzyste szpiku kostnego, które pod wpływem warunków środowiskowych różnicują się w komórki chrząstki. Dr Słynarski wspominał także o najnowszych odkryciach dr Caplana, który zauważył, że komórki macierzyste podawane w miejsce uszkodzenia de facto nie wykształcają nowej tkanki, a jedynie inicjują proces regeneracji, w którym biorą udział komórki macierzyste „przyciągnięte” z organizmu. Nie jest to z resztą opinia odosobniona świecie nauki. Do podobnych wniosków doszedł także zespół dr Macchiariniego pracujący nad hodowaniem tchawicy, a także zespół prof. Laury Niklason z Uniwersytetu Yale, który pracuje nad hodowaniem naczyń krwionośnych.

Cukrzyca w odwrocie

 Inną bardzo ciekawą prezentacją przedstawiającą metodę leczenia ocierającą się już o zastosowanie kliniczne (I faza badań) była prezentacja prof. Piotra Trzonkowskiego z Zakładu Immunologii Klinicznej i Transplantologii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Jego zespół pracuje nad terapią cukrzycy typu pierwszego, w której to komórki własnego układu immunologicznego pacjenta niszczą wytwarzające insulinę wyspy trzustkowe. Zdaniem prof. Trzonkowskiego przyczyną takiego stanu rzeczy jest deficyt limfocytów typu T regulatorowych, które powstrzymują inne komórki odpornościowe przed nadaktywnością. Badania naukowców z Gdańska polegały na pobraniu od świeżo zdiagnozowanych pacjentów komórek z krwi obwodowej, a następnie wyizolowaniu i namnożeniu wspomnianych limfocytów typu T regulatorowych. Potem komórki te zostały podane pacjentom, których porównano z grupą kontrolną, która terapii nie otrzymywała. Okazało się, że pacjenci, którzy otrzymali dodatkową dawkę limfocytów dużo dłużej utrzymywali właściwy poziom insuliny we krwi i nie potrzebowali jej suplementacji.  Warto oczywiście zaznaczyć, że terapia ta nie leczy cukrzycy, a jedynie spowalnia jej rozwój chroniąc funkcjonujące jeszcze wyspy trzustkowe. Niewykluczone jednak, że jej elementy będą mogły być wykorzystane także w leczeniu bardziej zaawansowanych postaci choroby, gdyż okazuje się, że limfocyty typu T regulatorowe można wykorzystywać także do tworzenia membran, którymi otacza się przeszczepiane wyspy trzustkowe, chroniąc je w ten sposób przed reakcją systemu immunologicznego i zmniejszając potrzebę stosowania immunosupresji.

Dr Wiesław Bieńkowski

Estetyczna medycyna regeneracyjna

Kolejnym tematem mającym zastosowanie kliniczne, który był poruszany podczas sympozjum było powiększanie oraz rekonstrukcja piersi z zastosowaniem autologicznej tkanki tłuszczowej oraz komórek macierzystych. Prezentację na ten temat przedstawił dr Wiesław Bieńkowski z Centrum Medycznego Bieńkowski z Bydgoszczy. Procedura ta składa się z kilku etapów. Najpierw przez kilka tygodni używa się zewnętrznego ekspandera w postaci półelastycznych miseczek, które zasysają skórę tak by ją rozciągnąć i zrobić miejsce na nową tkankę. Następnie przeprowadza się liposukcję z innych rejonów ciała np. brzucha, a potem pozyskaną w ten sposób tkankę, poddaną uprzednio odpowiedniemu przygotowaniu, wstrzykuje się warstwowo pomiędzy mięśnie klatki piersiowej, a gruczoł piersiowy. Odmiennie niż w przypadku implantów silikonowych zabieg ten trzeba kilkukrotnie powtarzać jeśli chce się uzyskać duże powiększenie. Jednak już dzisiaj można stwierdzić, że jest to rozsądna alternatywa dla stosowanych do tej pory procedur zarówno w przypadku powiększenia piersi jak i ich rekonstrukcji, choć trzeba pamiętać, że w tym drugim przypadku mogą istnieć przeciwwskazania związane z historią pacjentki.

Geny w akcji
Na sympozjum pojawiły się także wystąpienia związane z terapiami genowymi. Temat ten poruszył np. dr hab. Piotr Kopiński z Zakładu Genoterapii Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Bydgoszczy. Jego prezentacja dotyczyła aptamerów, czyli cząsteczek kwasów nukleinowych DNA lub RNA, które wykazują znaczną swoistość wobec wybranych molekuł docelowych. Dzięki temu mogą się z nimi wiązać prowadząc do ich dezaktywacji. W swoim działaniu są one dość podobne do przeciwciał monoklonalnych jednak dzięki swojej budowie są w stanie działać nie tylko na zewnątrz, ale również wewnątrz komórki. Aptamery mogą być także nośnikami substancji leczniczych, a tym samym elementem terapii celowanych.
 Liczne badania dowodzą skuteczności terapii z wykorzystaniem aptamerów, przede wszystkim w chorobach nowotworowych na modelach in vitro, ale niestety zazwyczaj nie są jeszcze dopuszczone do stosowania klinicznego. Jedynym jak dotąd preparatem będącym w użytku jest Macugen stosowany w terapii wysiękowej postaci zwyrodnienia plamki żółtej oka związanej z wiekiem.

iPSC po polsku
Pozostałe prezentacje nie dotyczyły bezpośredniego zastosowania klinicznego. Jednak kilka z nich godnych było uwagi. Zaliczał się do nich na pewno wykład Pani prof. Leonory Bużańskiej z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN w Warszawie dotyczący komórek macierzystych dla potrzeb medycyny spersonalizowanej ze szczególnym uwzględnieniem reprogramowanych komórek macierzystych. Okazuje się, że naukowcy, także polscy, coraz częściej wykorzystują w tym procesie czynniki chemiczne zastępując stosowane do tej pory geny. Dość istotna jest także rezygnacja z tworzenia pluripotentnej postaci komórek macierzystych, które coraz częściej przeprogramowuje się do postaci bardziej zróżnicowanej, a co za tym idzie stwarzającej mniejsze ryzyko wystąpienia procesów nowotworowych.

Marek Primik z firmy LGC Standards

Niewłaściwe komórki

Dość ważny temat poruszył także przedstawiciel jednego ze sponsorów sympozjum firmy LGC Standards, Pan Marek Primik. Mówił on o autentykacji linii komórkowych wykorzystywanych do badań, czyli sprawdzeniu czy nie są one zanieczyszczone. To dość istotny problem, ponieważ około 20-36% linii komórkowych zawiera także komórki niepożądane. Wykorzystanie zanieczyszczonej linii komórkowej może skutkować nieprawidłowymi wynikami badań oraz brakiem ich wiarygodności. Dlatego we własnym interesie warto sprawdzić czy komórki, które mają być przedmiotem badań rzeczywiście są tymi, które naukowiec chce przebadać (listę zanieczyszczonych linii komórkowych można znaleźć na tej stronie).

Rybi kolagen
Na sympozjum pojawił się także ciekawy głos dotyczący powszechnie używanego w inżynierii tkankowej kolagenu. Pani mgr Justyna Kozłowska mówiła o prowadzonych na Wydziale Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu badaniach mających na celu znalezienie nowych źródeł jego pozyskiwania, innych niż zwierzęta gospodarskie. Pochodzący z nich kolagen jest dobrej jakości, ale za to jest także drogi i może być obciążony różnego rodzaju chorobami. Dlatego właśnie zespół z UMK wypróbował inne źródła kolagenu, takie jak ogony szczurów laboratoryjnych oraz odpady z przetwarzania ryb jak ości i łuski. Zwłaszcza to ostanie źródło wydaje się mieć pewien potencjał, jednak potrzebne są dalsze badania, żeby to zweryfikować. 

Członkowie Stowarzyszenia na rzecz Rozwoju Medycyny Regeneracyjnej "AKSOLOTL". W środku stoją (czwarta osoba od lewej) Pan Prof. dr hab. Tomasz Drewa jego prezes oraz (czwarta od prawej) dr Marta Pokrywczyńska - wiceprezes.

Podsumowanie

Na sympozjum poruszono jeszcze kilka tematów, których ze względu na objętość tekstu nie przedstawiłem w relacji. Muszę przyznać, że wiele prezentacji zrobiło na mnie duże wrażenie, a także pokazało, że medycyna regeneracyjna i inżynieria tkankowa w Polsce są na wyższym poziomie niż zwykło się uważać. Okazało się także, że całkiem sporo terapii jest już stosowanych klinicznie co dobrze wróży rozwojowi tej dziedziny w naszym kraju. Twierdzenia o tym, że tego typu medycyna to science fiction nie znajdują potwierdzenia w rzeczywistości. Mam nadzieję, że także w przyszłym roku będę miał okazję gościć w Bydgoszczy i dowiedzieć się tam wielu nowych fascynujących rzeczy. 

Autor: Leszek Wiśniewski 

Wywiad z Profesorem Jiangiem Changiem z Instytutu Ceramiki w Szanghaju

Dzień dobry Panie Profesorze. Chciałbym zadać kilka pytań na temat Pana pracy. Na początek pytanie dotyczące rusztowań z bioszkła i bioceramiki. Wydaje mi się, że dla większości ludzi, kiedy myślą o szkle lub o ceramice to wyobrażają sobie coś co jest trwałe i nie może się rozpuścić. Jak to wygląda w medycynie? W jaki sposób te materiały się wchłaniają?

Tak, ma Pan rację. Bioszkło to zupełnie inny materiał niż ten, który możemy znaleźć w oknach. Nazywamy go bioszkłem, ponieważ w rzeczywistości, z punktu widzenia nauk o materiałach jest on amorficzny, a nie krystaliczny. To największa różnica pomiędzy bioszkłem z bioceramiką. Ceramika jest materiałem krystalicznym. Bioszkło zostało wynalezione w latach 70-tych XX wieku USA. Okazało się, że materiał ten jest bardzo interesujący ze względu na unikatowy skład chemiczny. Ma ono właściwość, którą dziś nazywamy aktywnością biologiczną. Dzięki niej materiał może stymulować regenerację tkanek, w szczególności regenerację kości.

Ale teraz przerzucił się Pan w swoich badaniach z bioszkła na bioceramikę. Dlaczego?

Powodem jest to, że bioszkło to materiał amorficzny i wykorzystywano je najpierw w postaci proszku, jako substytut kości w celu poprawy ich regeneracji, ale teraz wraz z rozwojem technik inżynierii tkankowej, potrzebujemy trójwymiarowych porowatych rusztowań. Zrobienie takiego rusztowania z bioszkła jest dość trudne, ponieważ wymaga to obróbki cieplnej, a w pewnej temperaturze szklane materiały przekształcają się w ceramiczne. Ponadto ze względu na skomplikowaną strukturę szkła, obróbka cieplna może spowodować krystalizację ciśnieniową i negatywnie wpłynąć na bioaktywność bioszkła. Z drugiej strony ceramika jest zazwyczaj słabo skrystalizowanym materiałem, który ma szeroki zakres stabilności termicznej. Tak więc dużo łatwiej jest wytworzyć trójwymiarowe  porowate rusztowanie z ceramiki bez zmiany jej właściwości.

Można więc powiedzieć, że bioszkło było jakby pierwszym etapem i to był to odpowiedni materiał do pewnych zastosowań i teraz, kiedy naukowcy chcą pójść dalej, nie nadaje się już ono do innych zastosowań. Czy tak?

Nie, nie powiedziałbym tak. Wciąż wiele osób pracuje nad bioszkłem, w tym moja grupa. Obecnie pracujemy nad porowatym bioszkłem i bioceramiką. Mają one różne właściwości, w związku z różną budową, bioszkło ma powierzchnię amorficzną, a bioceramika skrystalizowaną. Dlatego nie można powiedzieć, że bioceramika jest zdecydowanie lepsza niż bioszkło. Mają one jednak różne właściwości i nadają się do różnych zastosowań klinicznych. Na przykład teraz pracujemy również na bioszkłem z nanoporami, do którego można wprowadzić leki i zastosować jako funkcjonalny substytut kości. Pod tym względem bioszkło jest bardzo przydatne, a z drugiej strony trudno jest wytworzyć bioceramikę z nanoporami. Tak więc powiedziałbym, że zarówno bioszkło jak i bioceramika są dobrymi materiałami do ​​regeneracji tkanek, a ze względu na różne właściwości mają różne możliwości zastosowania.

A więc to jest jedyny powód. Nie jest tak, że któryś z tych materiałów jest lepszy, po prostu mają inne zastosowania?

Z jednej strony, jeśli staramy się zrobić lepsze trójwymiarowe rusztowania, bioceramika na bazie krzemianu może mieć przewagę, jeśli porównać ją z uzyskiwanymi z bioszkła stopionego metodami tradycyjnymi, ale w badaniach w dziedzinie bioszkła są też prowadzone badania nad technikami, które pozwolą przezwyciężyć wady tradycyjnie uzyskiwanego bioszkła. Tak więc prace nad bioceramiką krzemianową są jednym ze sposobów rozwiązania problemu związanego z tradycyjnym sposobem wytwarzania bioszkła.  Można jednak obrać inną taktykę i spróbować zmodyfikować materiały szklane. Niemniej jestem całkiem pewien, że prowadzone przez nas badania nad bioceramiką krzemianową są absolutnie wyjątkowe i mają duże znaczenie dla inżynierii tkankowej.

Przeglądając Pański życiorys zauważyłem, że pracował Pan, a w zasadzie studiował  w Niemczech. Potem pracował Pan także  w Nowej Zelandii i USA. Ponad dziesięć lat temu wrócił Pan do pracy w Chinach. Jak wygląda praca naukowca we wszystkich tych krajach i czy czymś się różni?

W przeszłości zdecydowanie bardziej zaawansowane badania naukowe były prowadzone w Europie i Ameryce, a także w Nowej Zelandii. Jednak od ponad 20 lat Chiny rozwijają się bardzo szybko, nie tylko ekonomicznie, ale także w dziedzinie nauki i technologii. Więc w tym sensie, teraz badania naukowe w Chinach znacznie poprawiły się zarówno jeśli chodzi o poziom jak i finansowanie. Tak więc teraz, w wielu obszarach nauki nie ma już tak dużych różnic pomiędzy laboratoriami w Chinach oraz tymi w Europie lub w Ameryce. Powiedziałbym, że ta różnica stale się zmniejsza.

Wydaje mi się, że w Polsce wciąż wiele osób ma obraz Chin jako kraju taniej siły roboczej. Czy Pana zdaniem jest to ocena dziś już nieaktualna czy może jest w tym trochę prawdy?

Powiedziałbym, że to się również zmienia. Kiedyś tak było, ale teraz koszty w Chinach wzrosły, w tym również koszty pracy. Słyszałem, że wiele firm, także europejskich i amerykańskich, przenosi się teraz  do Wietnamu i Indii. Jest to jednak powolna zmiana. Chiny mają dużą populację i nadal są krajem rozwijającym się. Tak więc, w tej chwili koszty pracy powinny być ciągle jeszcze niższe niż w Ameryce Północnej i Europie, ale ta różnica jest coraz mniejsza.

Czy jest to Pana pierwsza wizyta w Polsce?

Dobre pytanie. Właściwie powinna to być druga, ale za pierwszym razem, około 20 lat temu, byłem tu tylko przejazdem. Podróżowałem wtedy pociągiem z Pekinu, przez Moskwę i przez Polskę do Niemiec. Więc jedyne co z tego pamiętam to krótki przystanek na dworcu kolejowym w Warszawie. Pociąg stał koło 15 minut, a potem pojechał dalej.

A dworzec w Warszawie jest pod ziemią, więc pewnie nie widział Pan za wiele.

Tak, wtedy po prostu przejechałem pociągiem przez Polskę. Tak więc to jest moja pierwsza prawdziwa wizyta w Warszawie, podczas której mam okazję naprawdę zobaczyć miasto i mieć kontakt z ludźmi.

Czy wie Pan coś o polskiej nauce?

Tak. Kiedy byłem młody, byłem pod wielkim wrażeniem Polski, a głównym powodem były dwie  osoby. Pierwsza z nich to Fryderyk Chopin - pianista, a druga to Maria Curie. Kiedy byłem w szkole średniej przeczytałem historię o niej i byłem pod wielkim wrażeniem jej wkładu w naukę. Ona jest naprawdę sławną osobą.

Miło to słyszeć, bo Warszawa jest miejscem, w którym się urodziła i spędziła młode lata.

Tak wiem o tym. Jednego dnia chciałem zwiedzić dom, który jest miejscem jej urodzenia, ale było to w poniedziałek, więc muzeum było zamknięte. W związku z tym nie mogłem wejść do środka, ale i tak cieszyłem się, że mogłem zobaczyć ten dom.

Czy sądzi Pan, że w tej chwili ktoś z Polski mógłby stać się  tak sławny jak Maria Skłodowska-Curie?

Nie wiem, czy to możliwe, ale wszyscy Polacy, których znam są bardzo utalentowani. Na przykład, kiedy pracowałem w USA miałem koleżankę, a w zasadzie przełożoną, która pochodziła z Polski. Z tego co wiem ciągle pracuje w tym laboratorium.

Dziękuję za rozmowę i mam nadzieję, że będzie Pan przyjeżdżał do Polski częściej.

Przyjemność po mojej stronie. Ja też mam nadzieję, że będę tu częściej przyjeżdżał.

W takim razie może uda się nawiązać jakąś współpracę.

Zobaczymy.

Jeszcze raz dziękuję za rozmowę. 

Rozmawiał: Leszek Wiśniewski