Pierwsza edycja Central European Conference on Regenerative Medicine - relacja

Konferencja odbywała się w salach Opera Nova w Bydgoszczy

  W dniach 14-15 marca w Bydgoszczy obyła się pierwsza edycja Central European Conference on Regenerative Medicine. Jest to kontynuacja odbywającego się od dwóch lat Pomorskiego Sympozjum Inżynierii Tkankowej i medycyny Regeneracyjnej, którego organizatorzy – Stowarzyszenie na rzecz Rozwoju Medycyny Regeneracyjnej „Aksolotl”, Collegium Medicum im. Ludwika Rydgiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika wToruniu – zdecydowali się zmienić jego formułę na międzynarodową konferencję, która od teraz będzie się odbywała co dwa lata. Już pierwsza edycja przyciągnęła znamienitych gości, wśród nich była także wielka polska sława w USA – Pani profesor Maria Siemionow.

Rusztowania w inżynierii tkankowej

Większość prezentacji odbyła się pierwszego dnia. Do najciekawszych z pewnością należała prezentacja prof. Małgorzaty Lewandowskiej-Szumieł z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Dotyczyła ona interakcji pomiędzy komórkami, a biomateriałami. Z prowadzonych przez Panią profesor badań wynika między innymi, że biomateriał może nie tylko tworzyć rusztowanie dla tkanek, ale odpowiednio zaprojektowany może być również źródłem czynników wspomagających różnicowanie się komórek, które są jednocześnie produktami degradacji takiego rusztowania. Pani profesor mówiła również o różnych strategiach w inżynierii tkankowej dotyczących stosowania rusztowań. Można je wykorzystywać do hodowania tkanek in vitro, a następnie wszczepiania do organizmu. Można także wszczepić rusztowanie tylko zasiedlone komórkami, a nawet zupełnie ich pozbawione, co okazuje się dawać czasem znacznie lepsze efekty niż pierwsze z opisanych podejść.

Konferencja Prasowa

W połowie dnia zorganizowano konferencję prasową, w której wzięli udział obecni na konferencji naukowcy, zarówno gospodarze jak i zaproszeni goście. Prof. Tomasz Drewa, który jest kierownikiem Katedry Medycyny Regeneracyjnej na bydgoskim Collegium Medicum, mówił między innymi o celach organizacji międzynarodowej konferencji właśnie w Bydgoszczy. Jego zdaniem w tej części Europy brakuje tego typu wydarzeń, a CECRM ma szansę stać się ważnym miejscem dyskusji o medycynie regeneracyjnej i jej promocji w regionie. Bydgoskie Collegium Medicum jest także jednym z pierwszych ośrodków w Polsce, który z medycyną regeneracyjną zaznajamia swoich studentów, przyszłych lekarzy.

Prof. Siemionow była pytana o swoją pracę nad przeszczepami kończyn i twarzy, a także o to czy przyszłością transplantologii są przeszczepy allogeniczne czy autologiczne. W swojej wypowiedzi mówiła, że jej laboratorium pracuje nad oboma typami przeszczepów. Jej zdaniem trudno w tej chwili jednoznacznie zawyrokować, który z rodzajów przeszczepów przeważy. Zwróciła jednak uwagę na to, że w tej chwili spada zapotrzebowanie na te tradycyjne, ratujące życie przeszczepy. Wynika to między innymi z tego, że poprawiła się zarówno diagnostyka jak i metody leczenia. Po prostu potrafimy lepiej leczyć i rzadziej choroba rozwija się do krańcowej formy, w której potrzebny jest przeszczep. Coraz bardziej rozwija się jednak coś co Pani profesor nazwała transplantologią regeneracyjną, czyli taką która przywraca pewne utracone funkcje organizmu, które jednak zazwyczaj nie są niezbędne do życia, ale mają istotny wpływ na jego jakość. Mowa tu przede wszystkim o transplantacjach twarzy i kończyn, nad którymi pracuje zespół Pani profesor. Do tej pory wykonano ok. 250 przeszczepów rąk i jej zdaniem dziedzina ta będzie się coraz bardziej rozwijać. Niestety prof. Siemionow nie odniosła się wprost do pytania o to czy przyszłością przywracania funkcjonalności kończynom będą ich transplantacje, czy raczej zaawansowane technologicznie protezy. 

Podczas konferencji głos zabrał także prof. Krzysztof Kobielak z University of Southern Kalifornia, który podkreślił coraz częstsze zastosowanie indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych (iPSC) oraz o bioreaktorach, które są wykorzystywane nie tylko do hodowania tkanek, ale także jako asystenci organów, gdy te stają się niewydolne. Przykładem może być urządzenie z allogenicznymi komórkami wątroby, które jest w stanie przejąć funkcje tego narządu. Także prof. Leonora Bużańska z Instytutu Medycyny Doświadczalnej im. Mossakowskiego Polskiej Akademii Nauk poruszyła kwestię komórek indukowanych. Powiedziała między innymi, że z roku na rok poprawia się efektywność ich pozyskiwania, a ponadto coraz częściej wykorzystuje się konwersję fenotypową, czyli przekształcenie jednaj komórki dorosłej lub bardziej zróżnicowanej macierzystej (np. oligopotentnej) bezpośrednio w inną komórkę dorosłą lub inną bardziej zróżnicowaną macierzystą bez konieczności przechodzenia przez etap pluripotentności. Ponadto naukowcy widzą duży potencjał w słabo do tej pory zbadanych komórkach płodowych np. komórkach pochodzących z galarety Whartona. Komórki te wykazują małą immunogenność, mogą być zatem stosowane w terapiach allogenicznych. 

O klinicznym zastosowaniu terapii medycyny regeneracyjnej mówił prof. Wojciech Wojakowski z Śląskiego Uniwersytetu Medycznego. Tego typu terapie prowadzi się również w Polsce np. w dziedzinie kardiologii. Cały czas są one jednak eksperymentalne i korzystają z nich jedynie wybrani pacjenci, u których standardowe procedury nie przyniosły zadowalających efektów. Kardiologia zmaga się także z efektami swoich sukcesów. Coraz więcej pacjentów przeżywa zawał i wymaga dalszego leczenia. Współczesna medycyna często nie może im niczego zaproponować, dlatego tak ważny jest rozwój terapii komórkowych, często allogenicznych, gdyż komórki pobierane od pacjentów, zwłaszcza starszych, zazwyczaj mają zbyt mały potencjał regeneracyjny by przynieść jakiś efekt. Na szczęście stosowane w tych eksperymentalnych terapiach komórki są mało immunogenne i nie wymagają stosowania immunosupresji, przynajmniej w przypadku ich krótkotrwałego stosowania. 

Prof. Maria Siemionow

Transplantologia regeneracyjna

Gwiazdą popołudniowej części sesji była z pewnością Pani Profesor Maria Siemionow z University of Illinois w Chicago. Pani Profesor jest najbardziej znana z dokonania pierwszego w USA przeszczepu twarzy, który przeprowadziła pracując w Cleveland Clinic. Temu tematowi, a także przeszczepom kończyn poświęcony był jej wykład.

Pierwszym przeszczepem rekonstrukcyjnym był dokonany w 1998 roku w Lyonie przeszczep dłoni. Od tego czasu dokonano już kilkuset podobnych przeszczepów, w tym przeszczepów całych kończyn górnych i dolnych, a także kilkudziesięciu przeszczepów twarzy. Początkowo przeszczepy były wykonywane według tak zwanego „Protokołu Lyońskiego”, który zakładał przeprowadzenie zabiegu i późniejszą immunosupresję według standardów znanych do tej pory w przeszczepach organów. Lekarze i naukowcy dążyli jednak do zmniejszenia dawek immunosupresantów, które są drogie uciążliwe i wywołują wiele skutków ubocznych. Dzięki temu w 10 lat po pierwszym przeszczepie zaczęto stosować tak zwany „Protokół Pittsburski”. Polega on na uśpieniu części systemu odpornościowego jeszcze przed przeszczepem, a jego elementem oprócz przeszczepienia samej kończyny jest także przeszczep szpiku kostnego od jej dawcy. W ten sposób niejako „łączy się” układy odpornościowe biorcy i dawcy co pozwala ograniczyć immunosupresję do zaledwie jednego leku, który często jest także stosowany w mniejszych niż standardowe dawkach. Lekarze z pittsburskiego Szpitala Uniwersyteckiego (UPMC) stosują obecnie ten sam protokół także przy przeszczepach organów. Podobne standardy postępowania zawiera także „Protokół z Miami”.

W przypadku przeszczepów kończyn przeszczep szpiku jest de facto tylko uzupełnieniem operacji, gdyż już sama kończyna zawiera w sobie szpik kostny. Prof. Siemionow podczas swojej prezentacji pokazywała między innymi właśnie jak próby na zwierzętach pozwoliły odkryć ten szczęśliwy zbieg okoliczności, który przyczynił się do rozwoju całej transplantologii, nie tylko tej regeneracyjnej.

Co jednak daje przeszczep szpiku kostnego? Powoduje on tak zwaną chimeryzację organizmu. Komórki szpiku kostnego, w którym powstają komórki układu odpornościowego, wędrują do szpiku kostnego biorcy oraz do grasicy i śledziony, które także są elementami tworzącymi układ immunologiczny i tam „uczą się” nawzajem się tolerować. Dzięki temu komórki układu odpornościowego biorcy są mniej agresywne względem tkanek przeszczepu, a komórki dawcy nie niszczą organizmu biorcy. Pozwala to ograniczyć immunosupresję, a w niektórych przypadkach nawet ją wyeliminować.

Zespół prof. Siemionow pracuje teraz nad udoskonaleniem metody immunomodulacji poprzez odpowiednie przygotowanie komórek szpiku kostnego ex vivo. W laboratorium tworzone są chimeryczne ludzkie komórki krwiotwórcze (Human Hematopoetic Chimeric Cells – HHCC), czyli komórki na których wymuszane jest połączenie i które zawierają materiał genetyczny zarówno od biorcy jak i od dawcy. Komórki te po wprowadzeniu do organizmu pacjenta – biorcy powinny spowodować tolerancję tkanek dawcy i tym samym wykluczyć konieczność immunosupresji. Jest to jednak technologia laboratoryjna, we wczesnej fazie rozwoju i minie jeszcze wiele lat zanim zostanie dopuszczona do użytku klinicznego.

Rozwijanie immunomodulacji i eliminacja immunosupresji jest niezwykle istotna z punktu widzenia rozwoju transplantologii regeneracyjnej. Operacje tego typu zazwyczaj nie ratują życia, ale je „przywracają”, eliminując niepełnosprawność pacjenta i pozwalając mu na pełny udział w życiu społecznym. Dlatego ich przeprowadzanie przez długi czas uchodziło za kontrowersyjne etycznie, gdyż pacjent ponosił wysoką cenę ryzyka skutków ubocznych immunosupresji. Jej ograniczenie jest o tyle ważne, że operacjom rekonstrukcyjnym często poddawani są ludzie relatywnie młodzi, np. żołnierze, których ogólny stan zdrowia pozwala na długie życie, a skutki uboczne immunosupresji mogą je skrócić. Między innymi dlatego badaniami prof. Siemionow zainteresował się Departament Obrony USA, który finansuje je poprzez swoją agencję wspierania rozwoju medycyny regeneracyjnej – Armed ForcesInstitute for Regenerative Medicine.

Podczas prezentacji Pani Profesor Siemionow pokazała także efekty swojej pracy, między innymi zdjęcia Connie Culp, pierwszej Amerykanki, która otrzymała przeszczep twarzy. Trzeba przyznać, że pierwsze efekty tej operacji nie były zbyt imponujące, choć dla pacjentki na pewno była to ogromna zmiana. Jej dość obwisła twarz nie robiła dobrego wrażenia. Trzeba jednak powiedzieć, że w przypadku medycyny rekonstrukcyjnej sam przeszczep to bardzo istotny, ale tylko element całego procesu regeneracji. Najważniejsze jest w nim przywrócenie funkcji nerwów, które trwa co najmniej kilkadziesiąt miesięcy, a nawet kilka lat. To właśnie unerwienie odpowiada za odpowiednie napięcie mięśni, a co za tym idzie, za kształt i mimikę twarzy. Dzięki temu pacjenci, którzy przeszli operację przeszczepu twarzy nie różnią się znacząco od tych, którzy jej nigdy nie potrzebowali. Podobne zjawisko można zaobserwować u osób, którym przeszczepiono kończyny. Oni także potrzebują trochę czasu na odzyskanie pełnej władzy nad nimi. 

Nowe technologie w druku 3D

W drugim dniu konferencji miała miejsce sesja plakatowa oraz prezentacje młodych naukowców. Jednak najważniejszym wydarzeniem było wystąpienie prof. Michaela Gelinskiego z Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie, który pracuje nad różnymi technikami biodrukowania. Jego uczelnia współtworzy Center for Regenerative Therapies Dresden, a sam profesor jest jednym ze współtwórców tego klastra naukowego. Jest także dyrektorem Centrum Badań Stosowanych Kości, Stawów i Tkanek Miękkich na Uniwersytecie Technicznym.

Prof. Michael Gelinsky

Podczas swojej prezentacji prof. Gelinsky pokazywał różne technologie opracowane w jego laboratorium wspólnie z firmą GeSiM. Najczęściej do drukowania rusztowań jego zespół używa różnego rodzaju hydrożeli alginianowych, samodzielnie lub w kombinacji z innymi materiałami np. metylocelulozą. Ten ostatni polimer jest łatwo rozpuszczalny nawet w zimnej wodzie, co pozwala uzyskać porowate rusztowania alginianowe, które są zarazem lepkie jak i sztywne. Do hydrożelu można także dodać mikroskopijne algi, które zapewniają dostawy tlenu do głębiej położonych komórek podczas wzrostu tkanki. Bardzo ciekawa jest także technologia drukowania wielomateriałowego z zastosowaniem podwójnej dyszy, która pozwala drukować struktury podobne do rurek, w których zewnętrzną warstwę tworzy materiał budujący rusztowanie np. alginat, a wewnętrzny rdzeń wypełniony jest np. polialkoholem winylowym (PVA) z komórkami i czynnikami wzrostu. Pozwala to na przykład, drukować sieć naczyń krwionośnych.

Zdaniem prof. Gelinskiego dziedzina biodrukowania rozwija się bardzo szybko, ale przeszkodą w tworzeniu bardziej skomplikowanych struktur i tkanek jest brak odpowiedniego oprogramowania współpracującego z biodrukarkami.

Uczestnicy konferencji

Podsumowanie

Można śmiało powiedzieć, że pierwsza edycja Central European Conference on Regenerative Medicin była bardzo udana. Wzięło w niej udział ponad 250 osób, w tym wielu naukowców z kraju i zagranicy, nie tylko tej najbliższej. Swoją szansę dostali także młodzi naukowcy, którzy dopiero zaczynają swoją karierę. Dopisała również publiczność, która aktywnie uczestniczyła w konferencji zadając pytania, na które nie zawsze starczało czasu. Pochwalić należy też organizatorów, którym udało się sprawnie i bez większych opóźnień poprowadzić całe wydarzenie. Jeśli następne konferencje będą dorównywać poziomem tej pierwszej, to CECRM ma duże szanse stać się jednym z najważniejszych wydarzeń w dziedzinie medycyny regeneracyjnej nie tylko w kraju, ale i w naszym rejonie Europy. Wyższej relacji przedstawiłem wybrane, najważniejsze wątki. Osoby chcące zapoznać się z całym materiałem przedstawianym na konferencji mogą go w formie skrótowej znaleźć w „Abstract Book” na stronie internetowej konferencji. 

Autor: Leszek Wiśniewski

Zdjęcia pochodzą ze strony: www.cecrm.pl/2015

Drukowanie 3D Przyszłością w Medycynie - konferencja

  W ubiegły weekend mieliśmy przyjemność uczestniczyć w drugiej konferencji z cyklu: „Drukowanie 3D Przyszłością w Medycynie”, zorganizowane przez Centrum Edukacji Medycznej. Mimo, iż było to spotkanie jednodniowe, uczestnicy otrzymali pełen przegląd medycznych zastosowań druku trójwymiarowego, a jednocześnie wykładowcy zaprezentowali kilka specjalistycznych rozwiązań stosowanych w ich profesjach. Medycyna Regeneracyjna medialnie patronowała nad tym wydarzeniem.

Prezentacja prof. Wojciecha Święszkowskiego

  













Jednym z zaproszonych specjalistów był Prof. nzw. dr hab. Wojciech Święszkowski z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, który wraz z Prof. dr hab. nauk medycznych Pawłem Małdykiem otworzył spotkanie i mu przewodniczył. Już na wstępie opowiedzieli o materiałach wykorzystywanych w implantologii oraz o starych i nowych metodach produkcji implantów uwzględniając selektywne spiekanie laserowe i elektronowe, obróbkę skrawaniem, osadzanie topionego materiału (FDM), stereolitografię i szybkie prototypowanie, wraz z ich szczegółowym opisem. Omówili także kierunki rozwoju drukowania trójwymiarowego, wymieniając między innymi: wykorzystanie modeli do planowania operacji, przygotowanie protez z różnych tkanek i materiałów, drukowanie organów, biodrukowanie czy też rusztowania tkankowe i wykorzystanie hydrożeli imitujących macierz pozakomórkową. Jako przykład ciekawego zastosowania druku 3D wzięty z życia, podali wydruk 'skóry' na ranę pooparzeniową, podawany bezpośrednio na sali chirurgicznej.

Drukowanie 3D w transplantologii 

  Następne wystąpienie dotyczyło zastosowania modeli trójwymiarowych w chirurgii rekonstrukcyjnej, a swą prezentację przedstawił dr n. med. Łukasz Krakowczyk z zespołu Profesora Maciejewskiego, który dokonał pionierskiego przeszczepu twarzy w Centrum Onkologii Instytutu im. M. Skłodowskiej Curie w Gliwicach. Wykład rozpoczął od omówienia rodzajów i technik rekonstrukcji, historiach resekcji, implantologii regeneracyjnej oraz planowaniu złożonych operacji. Następnie, opisując szczegółowo przygotowania do wspomnianej operacji przeszczepu twarzy i jej przebieg, pokazał jak istotne jest właśnie wykorzystanie druku 3D w planowaniu przedsięwzięcia chirurgicznego o ogromnej komplikacji (pełna rekonstrukcja twarzy, operacja jednocześnie na biorcy i dawcy). Przyznał, że bez posiadania tomografów głowy pacjenta (przygotowanych kilka miesięcy wcześniej przez pacjenta, z powodu migrenowych bólów głowy) i możliwości szybkiego przygotowania modelu, operacja nie miałaby zbyt wielkich szans na sukces. Na sam koniec wspomniał, iż największymi obecnie problemami, z którymi się borykają, to brak dawców do przeszczepów i drogie koszta wydruków trójwymiarowych ograniczające ich możliwości, co daje pole do popisu naukowcom, inżynierom i producentom drukarek.

  Jeszcze przed pierwszą przerwą dr n. med. Michał Wszoła (transplantolog, chirurg), kontynuował temat możliwych kierunków rozwoju transplantologii (perfuzja hydrotermiczna, hodowla narządów, biodrukowanie, przeszczepy narządów wewnętrznych). Następnie przeszedł do rozwiązań stosowanych przez jego zespół w walce z cukrzycą związanych głównie z przeszczepem wysepek trzustkowych. Tutaj dość istotne jest wykorzystanie materiałów imitujących macierze zewnątrzkomórkowe, decelularyzacja wybranej struktury wewnątrzkomórkowej i biodrukowanie płatków trzustkowych. 

  W południe rozpoczął się blok dotyczący „najnowszych rozwiązań zastosowania druku 3D”, który był poświęcony m.in. drukowanym gorsetom ortopedycznym i protezom nogi, gdzie wykorzystywane jest projektowanie parametryczne i druk wielokomponentowy, a duże elementy składane są z mniejszych jak swoiste puzzle. 

Komórki i rusztowania

  Kolejny z zaproszonych naukowców, Doktor Eugeniusz K. Machaj z Centrum Onkologii (Instytut Marii Sklodowskiej-Curie w Warszawie), poruszył bardzo istotną sprawę dla medycyny regeneracyjnej - opowiedział o pozyskiwaniu i namnażaniu in vitro dużych ilości komórek macierzystych dla zastosowań medycznych technologii trójwymiarowych. Wstęp obejmował przedstawienie schematu zastosowania rusztowania biodegradowalnego; przygotowanie do niego komórek, ich izolację, wykorzystanie podłoży różnicujących komórki macierzyste w pożądanym kierunku ich rozwoju, zasiedlenie bioimplantu, biodruk 3D. Konstruktywną dyskusję rozpoczął temat rodzajów i wyboru komórek macierzystych, ich źródła pochodzenia (np. problematyka i przechowywanie fragmentów sznura pępowinowego oraz pozyskiwanie komórek macierzystych z tkanki tłuszczowej). Całość zakończył aspekt prawny pracy z komórkami macierzystymi i opis drogi biurokratycznej jaką muszą przejść naukowcy pozyskujący tkanki, izolujący komórki do hodowli i namnażania oraz dokonujący przeszczepów komórek. Tematykę bankowania tkanek i komórek do druków 3D zamknął dr n. med. Artur Kamiński, Dyrektor Krajowego Centrum Bankowania Tkanek i Komórek.

  Temat wytwarzania gotowego do zaimplantowania bioimplantu rozwinęła jeszcze tego dnia mgr. inż. Barbara Ostrowska, która świetnie uzupełniła temat i omówiła za szczegółami cały cykl planowania produkcji z wykorzystaniem rusztowania hybrydowego (kompozyt polimer+ceramika, polimer+hydrożel itd.). 

Druk 3D w weterynarii i stomatologii

  Doktor nauk weterynaryjnych Igor Bissenik opowiedział o aspektach zastosowania druku trójwymiarowego w weterynarii oraz własnych doświadczeniach w implantologii zwierząt. Tu również druk 3D odgrywa główną rolę przy planowaniu operacji, ale jest także istotny w przygotowaniu odpowiedniego materiału „na miarę”, gdzie wielkość pacjentów (np. różne rasy psów) może się bardzo różnić. Ciekawym zastosowaniem jakie przedstawił są wszczepy rozpychające do korekcji układu kostnego, wprowadzane w nacięcie kości.

  Ostatnią, ale także bardzo ciekawą i ważną prezentację, przedstawił lek. dent. Łukasz Zadrożny z Zakładu Propedeutyki i Profilaktyki Stomatologicznej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, który opowiadał o drukowaniu trójwymiarowym w stomatologii oraz chirurgii stomatologicznej. Okazuje się, ze literatura prezentująca zastosowania stomatologiczne druku 3D jest bardzo uboga, głównie wykorzystywany jest w planowaniu operacji, ortodoncji, przygotowaniu wydruków modeli szczęki pacjenta. W prezentacji zobaczyliśmy jednak kolejne zastosowania jakimi są drukowane markery pomocnicze w operacjach oraz pozycjonery, ułatwiające szybkie, precyzyjne i niemalże automatyczne wprowadzanie wierteł, co znacznie ogranicza czas przeprowadzania operacji. 
 

Przykłady medycznych wydruków 3D

  

  Konferencja odbyła się 7 marca 2015 w Warszawie  w Medycznym Centrum Konferencyjnym (ul. Pory 78, cemed@cemed.pl). Spotkanie rozpoczęło się przy pełnej sali, do której, z braku miejsc, organizatorzy musieli donosić krzesła. Praktycznie do ostatniego punktu programu był komplet uczestników, co wraz z interesującą dyskusją kończącą, na pewno można uznać za wyznacznik sukcesu tej konferencji.

Autor: Przemysław Oberbek