Central European Conference on Regenerative Medicine

 Już za miesiąc w Bydgoszczy odbędzie się Central European Conference on Regenerative Medicine. To pierwsza edycja tego wydarzenia, ale mam nadzieję, że będą także kolejne, a Bydgoszcz stanie się prężnym ośrodkiem medycyny regeneracyjnej, który pomoże "przeszczepić" tę dziedzinę także do Polski.

prof. Maria Siemionow

 Konferencja zapowiada się bardzo ciekawie. Wśród zaproszonych prelegentów jest między innymi prof. Maria Siemionow, abslowentka Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, która jest najbardziej znana z przeprowadzenia pierwszego w USA przeszczepu twarzy. Profesor Siemionow dokonała tego pracując w jednym z najlepszych ośrodków medycznych w USA, w Cleveland Clinic. Obecnie Pani Profesor pracuje na Uniwersytecie Illinois w Chicago, gdzie prowadzi badania między innymi nad tworzeniem organizmów chimerycznych, co ma umożliwić redukcję albo nawet eliminację leków immunosupresyjnych podawanych pacjentom po przeszczepach. Jej główną specjalizacją są przeszczepy twarzy, ale zajmuje się także przeszczepianiem kończyn. W związku z tym współpracuje z Armed Forces Institute of Regenerative Medicine, agencją Departamentu Obrony USA powołaną do prowadzenia badań medycznych, których celem jest opracowanie terapii dla żołnierzy rannych w wyniku udziału w konfliktach zbrojnych.

prof. Michael Gelinsky

 W konferencji weźmie także udział prof. Michael Gelinsky z Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie, gdzie jest dyrektorem Centrum Badań Stosowanych Kości, Stawów i Tkanek Miękkich. Prof. Gelinsky jest absolwentem Uniwersytu we Fryburgu Bryzgowijskim, gdzie studiował chemię oraz Historię Europy Wschodniej. Od 1999 roku jest związany z Uniwersytetem Technicznym w Dreźnie, gdzie między innymi współtworzył Drezdeńskie Centrum Terapii Regeneracyjnych (CRTD), które jest jednym z głównych ośrodków badań związanych z medcyną regeneracyjną w Niemczech. Prof. Gelinsky zajmuje się przede wszystkim tworzeniem biomateriałów do zastosowania w inżynierii tkankowej, a w swojej pracy wykorzystuje między innymi technologię drukowania 3D w tym biodrukowania.

prof. Samy Habib

 Trzecim utytułowanym gościem będzie prof. Samy Habib z Uniwersytetu Teksasu w San Antonio, ale związany jest także z egipskim Uniwersytetem w Aleksandrii. Jego badania dotyczą przede wszystkim cukrzycy oraz jej wpływu na rozwój nowotworów, głównie nowotworów nerek. Prof. Habib interesuje się też możliwościami leczenia powyższych chorób, jakie daje medycyna regeneracyjna.





 W konferencji weźmie także udział wielu polskich naukowców. Wśród nich znajdzie się Pani Prof. Leonora Bużańska z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN w Warszawie, zajmująca się komórkami z krwi pępowinowej oraz medycyną regeneracyjną w neurologii, Pani Prof. Elżbieta Pamuła z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH w Krakowie, zajmująca się materiałami wykorzystywanymi w regeneracji kości oraz Pan Prof. Wojciech Wojakowski ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego, który zajmuje się między innymi badaniami nad kontrowersyjnymi komórkami macierzystymi VSEL (very small embrionic like stem cells), ale prowadzi także badania z wykorzystaniem "tradycyjnych" komórek macierzystych w leczeniu chorób serca.

 Szczegółowe informacje o konferencji, jej program oraz formularz rejestracyjny można znaleźć na poniższej stronie. Blog i fanpage Medycyna Regeneracyjna jest patronem medialnym konferencji.

Leszek Wiśniewski

Wywiad z prof. Dietmarem Hutmacherem z Queensland University of Technology oraz dr Martinem Ehrbarem z Uniwersytetu w Zurychu

Panie Profesorze, pracuje Pan głównie w dziedzinie regeneracji kości. Czy zajmuje się Pan także badaniami nad innymi tkankami?

Prof. Dietmar Hutmacher, "Cosmos Magazine"

Dietmar Hutmacher: Tak,  prowadzę również badania nad regeneracją innych tkanek, ale jednym z głównych kierunków jest ten dotyczący inżynierii tkanki kostnej.

 
 


 
Niektóre z pańskich badań osiągnęły już kliniczny stopień zaawansowania. Czy ciężko jest przenieść wyniki badań laboratoryjnych do zastosowania klinicznego? Czy większe wyzwanie stanowi biologia czy aprobaty różnych instytucji?

D.H.: To jest tak trudne, jak twarde są kości. Trzeba opracować program badawczy, który trwa zazwyczaj około 5 do 7 lat zanim pewien koncept przerodzi się w terapię, którą możemy zastosować u pacjentów. Proces zaczyna się od zaprojektowania odpowiedniego rusztowania, potem przetestowania go in vitro, następnie sprawdzenia go laboratoryjnie na małych zwierzętach, a potem jeszcze na dużych zwierzętach jako na modelu przedklinicznym. Obserwacje w tej ostatniej fazie muszą trwać co najmniej rok, a potem kolejny rok to analizy danych, które pozwalają przygotować terapię do klinicznego zastosowania. Tak więc, jest to długi proces, ale j również dający wiele satysfakcji, gdy widzisz, że to, co stworzyłeś pewnego dnia naprawdę przyniesie korzyści pacjentom, a opracowana technologia przywróci pełną sprawność ich kościom.

Pracował Pan w Niemczech, Singapurze, a  obecnie w Australii. Jakie są różnice w sposobie pracy naukowca w tych krajach?

 
D.H.: Cóż, poziom nauki zawsze w pewien sposób zależy od tego w jaki sposób jest wykonywana oraz od środowiska kulturowego, w którym znajduje się naukowiec. Nie ma co ukrywać, że występuje wyraźna różnica kulturowa między Niemcami, Singapurem i Australią, co z pewnością ma wpływ na badania oraz na naukę i mogłem to zaobserwować w różnych laboratoriach, w których pracowałem. Jednak obecnie wiele grup badawczych ma międzynarodowy skład. Na przykład w mojej grupie w Australii na 50 doktorantów tylko dwóch jest Australijczykami, reszta pochodzi z Niemiec, Szwajcarii, Francji, Indii czy Chin. To samo w sobie również wpływa na to jak prowadzone są badania. 

W swojej prezentacji mówił Pan nie tylko o regeneracji kości, ale także o implantach piersi. Czy pańskie badania są zorientowane bardziej na rekonstrukcję tkanki zniszczonej w wyniku wypadku lub choroby czy raczej do zastosowań w medycynie estetycznej?

D. H.: Badania znajdą zastosowanie w obu tych obszarach. Jednym z nich na pewno będzie chirurgia estetyczna i to jest obszar, w którym wdrożenie takiej procedury będzie znacznie łatwiejsze, ponieważ kobiety, które powiększają chirurgicznie piersi są zwykle młode, zdrowe i mają bardzo duży potencjał regeneracyjny. To na pewno pozwoli rozwinąć się programowi zastosowania inżynierii tkankowej do powiększania piersi, nad którym pracuję. Jednak bardziej satysfakcjonująca, ale także będąca większym wyzwaniem, będzie jego aplikacja u kobiet, które wymagają rekonstrukcji piersi z powodu mastektomii. W takiej sytuacji tkanki piersi są usuwane, ponieważ są objęte procesem nowotworowym. Przypadki takie są bardziej skomplikowane, ponieważ pacjentki zazwyczaj przechodzą nie tylko operację, ale są także poddawane chemioterapii lub radioterapii by zabić wszystkie komórki nowotworowe. Tego typu leczenie uderza jednak nie tylko w chore komórki, ale także w zdrowe tkanki i ma wpływ na potencjał regeneracyjny organizmu. Zatem zastosowanie tego typu terapii do rekonstrukcji będzie znacznie trudniejsze niż w przypadku zdrowych pacjentek, które powiększają sobie piersi. Moja strategia zakłada rozwój w obu kierunkach, ale zaczynając od zastosowania w chirurgii estetycznych, ponieważ w niej dużo, dużo szybciej można osiągnąć efekty. Dzięki temu, wykonując mniej skomplikowane zabiegi zdobędziemy także doświadczenie, które pozwoli nam potem zaaplikować tę technologię także w bardziej wymagających przypadkach kobiet, które przeszły raka piersi. 

Teraz pytanie do doktora Ehrbara. W swojej prezentacji mówił Pan o czynnikach wzrostu. To bardzo istotne zagadnienie w przypadku rekonstrukcji tkanek u chorych na raka, ponieważ te czynniki wzrostu może powodować nawrót procesów nowotworowych. Jak Pana zdaniem poradzić sobie z tym problemem w inżynierii tkankowej?

Dr Martin Ehrbar, Universität Zürich

 Martin Ehrbar: Sądzę, że w przypadku stosowania czynników wzrostu bardzo ważna jest dokładna kontroli ich użycia. Nie można ich przedawkować, ale raczej dostarczyć je bardzo powoli, ale w sposób ciągły. Dlatego staramy się tworzyć materiały, które powoli uwalniają te czynniki. Jest to aspekt szczególnie istotny w klinicznym zastosowaniu.
 Jednak czynniki wzrostu często stosuje się także do badań in vitro. Moje laboratorium jest najbardziej zainteresowane stworzeniem modeli badawczych rozwoju tkanek oraz ich gojenia się w warunkach pozaustrojowych, by móc porównać procesy in vitro i in vivo, by lepiej zrozumieć na czym one polegają. 

Czy Wasza praca ma raczej stworzyć modele badawcze leków czy znajdzie także zastosowanie kliniczne?

  M.E.: Na tym etapie na pewno nie będzie miała zastosowania klinicznego. W tej chwili staramy się na przykład zrozumieć, dlaczego leczenie kliniczne z wykorzystaniem BMP (bone morphogenetic protein – białka morfogenetyczne kości) nie działa zgodnie z oczekiwaniami wynikającymi z badań przedklinicznych. Staramy się zatem znaleźć mechanizm, który jest tego przyczyną. Dlaczego duże ilości BMP nie wywołują pożądanego efektu zdrowotnego. Nasze badania mogą się przyczynić do zmniejszenia ilości  BMP stosowanych w leczeniu. Chcemy się dowiedzieć jak można zredukować jego użycie, tak by terapia nadal była skuteczna.

A więc jest to rodzaj symulacji procesu leczenia?

  M. E.: Tak. W tym sensie tak. Kładziemy duży nacisk na zrozumienie tego  co przyczynia się do procesu gojenia i dlaczego pewne jego elementy nie działają.

Teraz może pytanie o druk 3D, o biodrukowanie, bo to jest bardzo ciekawy obszar...

D.H.: …genialny…

  …genialny. W Internecie można znaleźć filmy pokazujące drukowania narządów i tak dalej ...

M. E.: …drukowanie wszystkiego. 

A nad czym właściwie pracuje Pana laboratorium jeśli chodzi o biodrukowanie?

 
M.E.: Jeśli chodzi o biodrukowanie to w tej chwili staramy się tworzyć konstrukcje hydrożelowe, początkowo w 2D i może później w 3D. Drukowanie z materiałów takich jak hydrożel nie jest jednak łatwe, więc wszystkie procedury opracowane dla szybkiego prototypowania, musiałby być wymyślone na nowo by szybkim czasie tworzyć naprawdę trójwymiarowe konstrukcje. Trzeba by zatem zastosować inne podejście niż obecnie powszechne drukowanie warstwa po warstwie. Nie sądzę, żebyśmy na tym etapie potrafili tworzyć trójwymiarowe konstrukcje z materiałów takich jak hydrożel. 

Czy przewiduje Pan kliniczne zastosowanie technologii druku 3D, nad którymi pracujecie czy znajdą one zastosowanie raczej w testowaniu leków, w której to dziedzinie pojawiły się już firmy oferujące tego typu zastosowanie druku 3D?

  M. E.: To będą raczej tkanki do badania leków. Na razie jest to raczej mała skala. Sądzę, że nie osiągnęliśmy jeszcze takiego poziomu zaawansowania technologicznego by móc tworzyć duże tkanki z miękkich materiałów takich jak komórki, które nadawałyby się do zastosowania klinicznego. Myślę, że nadal będziemy polegać na szybkim prototypowaniu jeżeli chodzi o tworzenie dużych konstrukcji. Sądzę, że to będą dwa kierunki rozwoju, szybkie prototypowanie dla większych konstrukcji np. rusztowań oraz biodrukowanie w mniejszej skali.

Pytanie do Pana Profesora Hutmachera. Na swojej prezentacji pokazywał Pan protezy kończyn, ale później rozmawiałem z Panem także o Australijskim Instytucie Medycyny Regeneracyjnej. Prowadzi on prace nad regeneracją kończyn, całych kończyn. Jest to również bardzo interesujący kierunek w medycynie regeneracyjnej. Czy uważa Pan, że takie procedury to jeszcze odległa przyszłość i na tę chwilę lepiej jest poprawiać protezy czy też z czasem terapie medycyny regeneracyjnej zupełnie je zastąpią?

D. H.: Myślę, że powinniśmy pracować nad oboma kierunkami. Powinniśmy prowadzić badania podstawowe nad regeneracją kończyn u kijanek i salamander. Powinniśmy uczyć się od podstaw tych procesów z biologii i próbować wprowadzać je w naszym własnym procesie regeneracji. Nie sądzę jednak byśmy w ciągu najbliższych 30-40 lat, w trakcie mojego życia, nawet zbliżyli się do regeneracji kończyn w sposób jaki robią to salamandry i kijanki. Jest wiele różnic genetycznych pomiędzy nami, a kijankami i salamandrami, które sprawiają, że one mają taki możliwości, a my nie. Jak już wspomniałem najlepszym kierunkiem w tym wypadku byłoby prowadzenie badań podstawowych i próba zastosowania ich wyników w regeneracji mniej skomplikowanych tkanek, nie koniecznie całej kończyny. W tym samym czasie, powinniśmy jednak prowadzić badania nad coraz lepszymi protezami, tak by mogły służyć pacjentom coraz dłużej, najlepiej przez całe życie. Protezy ciągle mają wiele wad i trzeba pracować nad ich ulepszeniem by je wyeliminować. Tak, więc jestem zwolennikiem prowadzenie obu typów badań, które są jednak bardzo różne od siebie. To nie jest wybór albo to albo tamto. Sądzę, że oba rodzaje badań mają przyszłość i powinny być kontynuowane. 

Jeszcze jedno pytanie dotyczące leczenia urazów kości. Czy można powiedzieć, że kiedyś, a może nawet w nie tak dalekiej przyszłości, to rusztowania zastąpią elementy z tytanu, tak by raczej regenerować kości niż zastępować je protezami?

D.H.: Nie, nie wierzę, że rusztowania całkowicie zastąpią protezy z tytanu. Myślę, że w ciągu  10 lub 15 lat pojawią się różne platformy technologiczne i tytan nadal będzie odgrywać ważną rolę. To będzie technologia, która będzie się sprawdzać w pewnych przypadkach, a niektórzy lekarze po prostu będą preferować tytan jako materiał znany i sprawdzony.
Równolegle będzie jednak funkcjonować inna platforma technologiczna, która będzie się opierać na biodegradowalnych rusztowaniach, które znajdą zastosowanie w pewnych przypadkach i które będą używane przez inną grupę lekarzy. Pojawi się zapewne także trzecia kategoria, czyli hybrydy, które będą się składać z ulegającego rozkładowi rusztowania oraz z tytanowego implantu. Takie są moje przewidywania.

Ostatnie pytanie do obu Panów. Czy jest to Wasza pierwsza wizyta w Polsce?

D. H.  Nie, dla mnie nie. Jestem tu po raz trzeci. M. E. To jest mój pierwszy raz.

A jakie mają Panowie wrażenia o nauce w Polsce?

D.H.: Patrząc na nią od wewnątrz, od strony moich współpracowników, jest naprawdę dobra. Jest całkowicie na poziomie czołowych grup w Europie.  
M. E.:  Nie miałem do tej pory okazji do współpracy z polskimi naukowcami. Dopiero zaczynamy pierwszy wspólny projekt.  Tak więc, na tym etapie nie mam za dużo do powiedzenia na ten temat.

Dziękuję za rozmowę.

Rozmawiał: Leszek Wiśniewski

Wywiad został przeprowadzony we wrześniu 2013 roku podczas Jesiennego Spotkania European Materials Research Society, które odbywało się na Politechnice Warszawskiej.

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