"Έξυπνα" και ευέλικτα συνθετικά βιοϋλικά, που δημιουργούνται στο εργαστήριο, υπόσχονται αναγέννηση χόνδρων σε αρχικά στάδια οστεοαρθρίτιδας και ανάπλαση οστών σε κατάγματα. Ειδικές πρωτεϊνες τους προσδίδουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, επιτρέποντας την εξατομικευμένη παρέμβαση ανάλογα με τις ανάγκες κάθε περίπτωσης. Κάποιες από αυτές λαμβάνονται από τη φύση, όπως τα «γένια» του μυδιού ή το δόντι του καλαμαριού.

Το ερευνητικό έργο ArthroMicroPerMed με συντονιστή το Εργαστήριο Βιοχημείας του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ βρίσκεται σε προχωρημένο στάδιο προκλινικών δοκιμών σε πειραματόζωα και σε νεότερο χρόνο αναμένεται να περάσει και σε κλινική εφαρμογή, φιλοδοξώντας να αντικαταστήσει τις ενέσεις υαλουρονικού.

Η συντονίστρια του έργου, βιοχημικός, καθηγήτρια του Τμήματος Χημείας, Θεοδώρα Χολή - Παπαδοπούλου (φωτογραφία), εξηγεί στο iatronet.gr τον τρόπο δράσης και τα πλεονεκτήματα των βιομιμητικών υλικών.

"Βιο-σφουγγάρι" για χονδρική και οστική αναγέννηση

Αντικείμενο του έργου είναι η δημιουργία μιας νανοβιοτεχνολογικής ενέσιμης εξωκυττάριας μήτρας, ενός "βιο-σφουγγαριού" που θα μιμείται τις ιδιότητες του φυσικού στην απορρόφηση κραδασμών και θα δίνει εντολή για την αναγέννηση του κατεστραμμένου χόνδρου, σε αρχόμενη αρθρίτιδα.

Η αντιμετώπιση της αρθρίτιδας γίνεται με ενέσεις υαλουρονικού ή η έγχυση μεσεγχυματικών κυττάρων που λαμβάνονται από τους ίδιους τους ασθενείς, βιοσυντίθενται και φτιάχνονται χονδροκύτταρα, τα οποία ωστόσο έχουν περιορισμένο χρόνο ζωής. Η επικρατούσα θεραπεία είναι η χειρουργική επέμβαση και η ένθεση μοσχευμάτων από μη τοξικά για τον οργανισμό υλικά, όπως τιτάνιο ή ταντάλιο.

"Εμείς δημιουργούμε υδροπηκτές, σαν ζελεδάκια, που αποτελούνται από πολλές ίνες. Σε αυτές τις ίνες, προσθέτοντας κάποια περιοχή μιας πρωτεϊνης μπορούμε να δώσουμε την εντολή να αναγεννήσουν τον χόνδρο", επισημαίνει η καθηγήτρια και προσθέτει: "Το υαλουρονικό προσφέρει την ενυδάτωση στη εξωκυττάρια μήτρα, σε αυτό το ‘σφουγγάρι’. Εμείς και την ενυδατώνουμε, αλλά και την αποκαθιστούμε. Δηλαδή μπορεί να λειτουργήσει σαν ένα συνθετικό ‘βιο-σφουγγάρι’, το οποίο έχει αρκετές από τις ιδιότητες του προσωπικού μας ‘σφουγγαριού’".

Πρωτεΐνες από μύδια και δόντια καλαμαριού

Ανάλογα με τον στόχο της παρέμβασης, η σύνθεση του βιοϋλικού μπορεί να έχει τμήματα πρωτεϊνών που θα του προσδίδουν συγκεκριμένες ιδιότητες. Κάποιες από αυτές τις πρωτεϊνες τις βρίσκει κανείς στη φύση.

Για παράδειγμα, τμήμα πρωτεϊνης από τον βύσσο (τρίχα, γένι) του μυδιού χρησιμοποιήθηκε για να του δώσει την δυνατότητα να προσκολλάται, ενώ το δόντι του καλαμαριού προσδίδει στο υλικό την κατάλληλη σκληρότητα. Η ελαστικότητα μπορεί να εξασφαλιστεί από το μετάξι ή τον ιστό της αράχνης κ.ά.

"Ο Φέινμαν που έχει πάρει το Νόμπελ Φυσικής έλεγε πως αν θέλετε να κάνετε κάτι ενδιαφέρον, που θα έχει κοινωνική βαρύτητα και βαρύτητα στην Ιατρική, πρέπει να παρακολουθήστε τη φύση. Η φύση είναι ο καλύτερος δάσκαλος. Για παράδειγμα, μπορούμε να δούμε εκείνα τα μικρά ερπετά που έχουν τη δυνατότητα να προσκολλώνται σε τζάμια και άλλες λείες επιφάνειες, γιατί έχουν κάτι σαν βεντούζες στις πατούσες τους", εξηγεί και προσθέτει: "Όλα αυτά είναι καταχωρημένα σε τράπεζες δεδομένων. Θέλουμε το βιολογικό μας ‘σφουγγάρι’ να κολλάει; Θα του δώσουμε εκείνες τις πρωτεϊνικές επαναλήψεις που χρησιμοποιεί το μύδι για να κολλάει στις επιφάνειες. Θέλουμε να μελετήσουμε τη σκληρότητα της ίνας; Θα βάλουμε αυτές τις επαναλήψεις από το δόντι του καλαμαριού που θα το κάνουν να είναι πάρα πολύ ανθεκτικό, μη ελαστικό".

Νανο-hansaplast για τα κατάγματα

Λεπτά υμένια, αποτελούμενα από ενυδατωμένες ίνες, μπορούν να τοποθετηθούν σε κατάγματα και να δημιουργήσουν οστική αναγέννηση. Η κ. Χολή τα παρομοιάζει με τσιρότα σε νανοδιαστάσεις.

"Αντί ο γιατρός να παίρνει δύο φιαλίδια, να τα αναμειγνύει και να τα βάζει πάνω σε ένα πολύ λεπτό τμήμα ειδικού σφουγγαριού που πωλείται από εταιρείες, ώστε στη συνέχεια να το βάζει στα κατάγματα, μπορεί να βάζει το δικό μας υλικό και να δημιουργεί οστικά κύτταρα", λέει και προσθέτει: "Στα δικά μας τα σφουγγάρια, εσωκλείουμε ολόκληρες της πηκτές σε συνεργασία που έχουμε κάνει με το Τμήμα Χημικών Μηχανικών και μπορεί ο ορθοπαιδικός με μια λαβίδα να παίρνει αυτό το ειδικό πολύ λεπτό hansaplast σε νανοδιαστάσεις που οδηγεί σε οστική αναγέννηση".

Δοκιμές σε πειραματόζωα

Σήμερα, το project βρίσκεται σε προχωρημένο στάδιο προκλινικών δοκιμών, σε πειραματόζωα. Παράλληλα, στο πλαίσιο ενός διδακτορικού με ορθοπαιδικούς έχει επιτευχθεί έκτοπη οστεογέννεση, δηλαδή έχει επιβεβαιωθεί πως αυτό το πεπτίδιο μπορεί να δημιουργήσει αναγέννηση οστικών κυττάρων.

"Βρισκόμαστε σε επικοινωνία με εταιρίες που ασχολούνται με την παρασκευή βιοϋλικών, προκειμένου να προχωρήσουμε παρακάτω. Θέλω να πιστεύω πως θα το δούμε να εφαρμόζεται στην κλινική πράξη. Όχι πολύ σύντομα, γιατί πρέπει να γίνουν κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, σε συνεργασία με τις εταιρίες", καταλήγει.

Το υλικό θα χορηγείται ενέσιμα, με έναν συγκεκριμένο τρόπο που μελετάται σε συνεργασία με το Τμήμα Χημικών Μηχανικών, καθώς η ταχύτητα με την οποία θα βγει από την σύριγγα μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τον προσανατολισμό των ινών.

Το ερευνητικό έργο παρουσιάστηκε στην πρόσφατη έκθεση Beyond, με την συντονίστριά του να τονίζει, μεταξύ άλλων, την κοινωνική του διάσταση, καθώς θα δώσει λύσεις σε ένα εκφυλιστικό νόσημα που ταλαιπωρεί πάρα πολύ κόσμο, όπως η οστεοαρθρίτιδα.

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Φιλική προς τον ιό της COVID-19 η κλιματική αλλαγή
Πού θα γίνουν δωρεάν rapid tests από τον ΕΟΔΥ τη Μεγάλη Τρίτη
Ηλεκτρονική Εφαρμογή για κινητά τηλέφωνα του Βιβλίου Τσέπης της Πρωτοβάθμιας Φροντίδας Υγείας για Παιδιά και Εφήβους