Bioinżynieryjny implant inicjuje naturalną regenerację kości. To przełom!

Badacze Uniwersytetu w Glasgow zaprezentowali nową metodę leczenia uszkodzonych kości, która nie tylko inicjuje naturalną regenerację kości, ale i nie powoduje skutków ubocznych. Zdaniem naukowców ma ona przynieść lepsze wyniki dla pacjentów i utorować drogę innowacyjnym terapiom, pomagającym osobom z poważnymi urazami szkieletu lub pacjentom chorym na raka, którzy doświadczyli utraty masy kostnej.

Naukowcy znaleźli nowy sposób na wykorzystanie potężnego leczniczego działania "czynników wzrostu" - naturalnie występujących cząsteczek, które ułatwiają procesy regeneracyjne organizmu. Czynniki wzrostu są niezbędne w biologii rozwoju, organizując wzrost organizmu, a dodatkowo odgrywają kluczową rolę w procesie gojenia po urazach, inicjując skomplikowane procesy, które skutecznie naprawiają i ponownie łączą uszkodzone tkanki.

A jak konkretnie tego dokonali? Wykorzystali niedrogi polimer zwany poli(akrylanem etylu), w skrócie PEA, do opracowania implantu chirurgicznego, który można zastosować w miejscu ubytku kości. Unikalne właściwości powierzchni implantu pozwoliły zespołowi wychwycić nieaktywne czynniki wzrostu organizmu i zapewnić, że zaczną działać tylko tam, gdzie są potrzebne.

Dodaje też, że możliwość dostarczenia w ten sposób unieruchomionych białek bezpośrednio do miejsca poddanego zabiegowi zapewnia znacznie większą kontrolę nad aktywacją czynników wzrostu i rozpoczęciem procesu gojenia. Działa również w znacznie niższych stężeniach niż poprzednie terapie, pomagając jeszcze bardziej zminimalizować ryzyko niepożądanego wzrostu kości poza miejscem wymagającym gojenia.

Wcześniejsze badania zespołu wykazały, że PEA wchodzi w interakcję z fibronektyną - białkiem występującym powszechnie w organizmie człowieka, które sprzyja adhezji i wzrostowi komórek, tworząc na jego powierzchni swoiste sieci. Gdy sieć się tworzy, zmienia kształt fibronektyny, odsłaniając niektóre aminokwasy w cząsteczce fibronektyny. Aminokwasy te są naturalnie wykorzystywane w organizmie, aby pomóc komórkom przyłączać się i przechowywać nieaktywne białka.

Zespół upuścił fragment rekombinowanego białka, zwany utajonym białkiem wiążącym transformujący czynnik wzrostu beta-1, czyli rLTBP1, na sieć fibronektyny, powodując sklejenie się dwóch białek. Jak się okazuje, rLTBP1 działa jak magnes na białko zwane TGF-β1, które w małych dawkach pobudza komórki czynnika wzrostu w organizmie do wytworzenia nowej tkanki kostnej. Cząsteczki TGF-β1 są uwięzione w kompleksie białkowym zwanym LAP, który sprawia, że zdolność białka do pobudzania regeneracji kości pozostaje nieaktywna, dopóki nie jest to potrzebne.

I chociaż wciąż potrzeba jeszcze wielu badań, żeby można było myśleć o wprowadzeniu tej technologii do praktyki lekarskiej, badania na myszach pokazały całkowitą regenerację ubytku kostnego. Oznacza to, że w przyszłości implanty tego typu mogą pomagać pacjentom, którzy utracili duże fragmenty kości w wyniku chorób takich jak nowotwór lub w wyniku poważnych wypadków.