Terapie czynnikami wzrostu, które aktywują konkretne biała w celu stymulacji odnowy tkanek, są dzisiaj obiecującymi metodami leczniczymi, choć obarczonymi szeregiem skutków ubocznych. By stymulować regenerację tkanek, białka muszą być podawane do organizmu w dużych dawkach, a często zdarza się, że proces ten wymyka się spod kontroli. Dochodzi do wytworzenia się kości w miejscu niezamierzonym (ektopowe tworzenie kości) lub w najlepszym wypadku powoduje przewlekły stan zapalny, który jest groźny dla organizmu.
Czytaj też: Protezy i implanty wreszcie na całe życie? Powstał specjalny stop tytanu
Uczeni z University of Glasgow odkryli nowy sposób wykorzystania silnego efektu terapeutycznego czynników wzrostu, które biorą udział w szeroko rozumianych procesach regeneracji, bez wspominanych skutków ubocznych. Wyniki opisano w czasopiśmie Advanced Materials.
Dr Udesh Dhawan z James Watt School of Engineering na University of Glasgow mówi:
Procesy biologiczne, które leżą u podstaw tego badania, są znane od ponad dwóch dekad, ale po raz pierwszy zostały wykorzystane do wywołania efektu regeneracyjnego.
Nowy, nieinwazyjny sposób regeneracji kości
Naukowcy użyli niedrogiego polimeru o nazwie poli(akrylan etylu), czyli PEA, do opracowania implantu chirurgicznego, który można wszczepiać w miejsce ubytku kości. Materiał ma za zadanie “wychwycenie” nieaktywnych czynników wzrostu z organizmu i uruchomienie ich dokładnie tam, gdzie są potrzebne (w miejscu urazu).
Czytaj też: Żegnaj, silikonie. Nadchodzą implanty piersi z drukarki 3D
Wcześniejsze badania wykazały, że PEA wchodzi w interakcje z fibronektyną, białkiem występującym w naszym organizmie w dużych ilościach, które pomaga komórkom przylegać do siebie i rosnąć. Powstają specjalne nanosieci z innymi molekułami (kolagen, heparyna, fibryna), odsłaniając niektóre aminokwasy. Są one naturalnie wykorzystywane w organizmie do wspomagania przyczepu komórek oraz magazynowania nieaktywnych białek.
Uczeni umieścili rekombinowany fragment białka zwany latentnym białkiem wiążącym czynnik wzrostu beta 1 (rLTBP1) na sieci fibronektyny, sprawiając, że obie cząsteczki przykleiły się do siebie. To bardzo ważne osiągnięcie, gdyż rLTBP1 działa jak magnes na transformujący czynnik wzrostu beta 1 (TGF-β1), który zachęca komórki do produkcji nowej tkanki kostnej. Warto nadmienić, że cząsteczki TGF-β1 są wprowadzane do organizmu w formie nieaktywnej (w kompleksie białkowym LAP) i uruchamiają się dopiero, gdy jest to konieczne.
W ten sposób powstał niezwykły implant złożony z PEA, fibronektyny i rLTBP1. Wprowadzono go do ubytku kości u myszy i poprzez mechaniczne pociągnięcie LAP z jednej strony przez integryny, a z drugiej przez rLTBP1, uwolniono TGF-β1, co aktywowało procesy regeneracyjne. Doszło do całkowitej regeneracji ubytku kości – nigdy nie udało się osiągnąć czegoś podobnego.
Dr Udesh Dhawan dodaje:
Możliwość dostarczania unieruchomionych białek bezpośrednio do miejsca leczenia w ten sposób zapewnia znacznie większą kontrolę nad tym, w jaki sposób czynniki wzrostu stają się aktywne i rozpoczynają proces gojenia. Metoda ta działa również w znacznie niższych stężeniach, pomagając dodatkowo zminimalizować ryzyko niepożądanego wzrostu kości poza miejscem wymagającym gojenia.
Wstępne wyniki badań są obiecujące i pokazują, jak potężnym narzędziem są czynniki wzrostu w procesach regeneracyjnych. Terapia może pomóc w odroście kości u pacjentów, którzy stracili duże fragmenty kości z powodu poważnych wypadków lub chorób nowotworowych, zapewniając im znacznie wyższą jakość życia niż nawet najlepsze protezy.
