Regeneratívna medicína Kultivované tkanivo nahrádza zložité štruktúry tváre
Simm, Michael
V plastickej rekonštrukčnej chirurgii sú vysoké požiadavky na funkčnosť, toleranciu a estetické výsledky. Intenzívny výskum sa zaoberá aj potenciálom napodobňovať neurogenézu v mozgu in vitro.
Každý rok okolo 13 000 ľudí v Nemecku vyvíja karcinóm uší, nosa a hrdla. Väčšina pacientov, ktorí musia podstúpiť operáciu tváre, vyžaduje rozsiahle funkčné a estetické rekonštrukcie. Pretože sa však pôvodný stav často nedá obnoviť napriek pokrokom v plastickej rekonštrukčnej chirurgii, novým terapeutickým prístupom je pokus aktivovať vlastné regeneračné mechanizmy tela.
Rast vo všetkých svojich aspektoch - Spoločnosť nemeckých prírodných vedcov a lekárov zamerala túto tému na svoje 125. stretnutie v Tübingene.
Príkladom praktického významu rastových procesov je regeneratívna medicína. Jeho cieľom je regenerácia buniek, tkanív a orgánov, v ktorých prirodzené procesy nepostačovali na obnovenie normálnej funkcie, uviedol Priv.-Doz. DR. med. Hubert Lцwenheim z kliniky uší, nosa a hrdla na univerzite v Tübingene. Koncepty, ktoré sa sledujú a čiastočne aj navzájom kombinujú, zahŕňajú implantáciu bioartificiálneho tkaniva na základe telu kompatibilných a biologicky odbúrateľných materiálov, stimuláciu bunkového delenia zvyšného tkaniva rastovými faktormi a transplantáciu buniek pomocou vlastných kmeňových buniek tela. Medzi biomateriály, ktoré môžu fungovať v zničených kostiach, patrí hydroxyapatit a fosforečnan vápenatý, ktoré sa implantujú do zostávajúcej kosti a na ktoré sa môžu pripojiť prekurzorové bunky a vytvoriť nové tkanivo. Podporné účinky majú takzvané kostné morfogenetické proteíny (BMP), signálne proteíny, ktoré stimulujú nediferencované kmeňové bunky z kostnej drene, aby sa vyvinuli do kostných buniek a vytvorili nové tkanivo na nosnom materiáli.
Jedným z vrcholov v tejto oblasti bola doteraz konštrukcia dolnej čeľuste na mieru pre 56-ročného pacienta, ktorý po operácii nádoru nemohol osem rokov jesť pevnú stravu. Tím vedený Priv.-Doz. DR. DR. Patrick Warnke (Oral and Maxillofacial Surgery on the University of Kiel) vymodeloval na počítači novú dolnú čeľusť, ktorá bola vytvorená z titánovej mriežky a naplnená kostným náhradným materiálom, kmeňovými bunkami a BMP (Lancet 2004; zväzok 364: 766-70). Táto štruktúra bola potom umiestnená do zadného svalu na sedem týždňov a nakoniec bola transplantovaná do dolnej časti tváre muža, ktorý bol veľmi spokojný so znovuzískanou žuvacou schopnosťou. V porovnaní s klasickou protézou vyrobenou z kostí lýtkovej alebo panvovej kosti mala nová metóda za následok menšie nepríjemné pocity na chirurgických zákrokoch a lepšiu estetiku.
„Transplantácie sa ale stále nezaobídu bez umelých materiálov,“ poznamenal Lцwenheim. Okrem toho nie všetky pokroky sú také veľkolepé, ako sa domnievajú niektoré médiá: Keď americkí tkanivoví priekopníci Robert Langer a Joseph Vacanti v roku 1993 predstavili laboratórnu myš, ktorá akoby vyrastala z jej chrbta, mnohí ju oslavovali ako prielom - a prehliadli ju že to bola „iba“ plastická protéza, ktorá bola naočkovaná izolovanými bunkami chrupavky a ktorej tkanivová kompatibilita s kožou mala byť testovaná. Pokusy o transplantáciu týmto spôsobom rekonštruovaných ušných boltcov však zlyhali, pretože telo tkanivo vstrebalo do niekoľkých týždňov.
Zmena dogmy: Neuróny sa tiež regenerujú
Produkcia indukovaných pluripotentných buniek (iPS) bez spotreby vaječných buniek alebo embryí, ktorú odborný časopis „Science“ označil ako „prielom roku 2008“, označil Lцwenheim za pozoruhodnú, ale varoval pred prehnanými očakávaniami vzhľadom na skutočnosť, že väčšina takýchto experimentov sa doteraz uskutočňovala iba v kultúrnych jedlách sa uskutočnili. Lцwenstein bol napriek tomu optimistický: „Regeneratívna medicína sľubuje, že sa stane jednou z kľúčových disciplín pre biomedicínu 21. storočia.“
Prof. Dr. rer. nat. Magdalena Gцtz sa venuje téme regenerácie, najmä v mozgu dospelých. Vedúci Ústavu pre výskum kmeňových buniek v Helmholtzovom centre v Mníchove a Katedra fyziologickej genomiky na Univerzite Ludwiga Maximiliána v Mníchove sleduje cieľ objasniť základné mechanizmy špecifikácie kmeňových buniek a chce tieto poznatky využiť na cielenú opravu poškodených buniek v mozgu. . Skutočnosť, že mozgové bunky po úrazoch už nie je možné vymeniť, bola desaťročia dogmou, a GCItz a jej pracovná skupina to tiež pomohli eliminovať. V roku 2007 získala Gцtz cenu Leibnizovej ceny Nemeckej výskumnej nadácie, najmä za objav, že gliové bunky, ktoré sa vždy považovali iba za „cement“ mozgu, môžu za vhodných okolností vytvárať nervové bunky (neuróny), a tak fungovať ako kmeňové bunky.
Gliové bunky sú tiež najbežnejším typom buniek v mozgu dospelých a dvakrát až trikrát prekračujú počet „skutočných“ neurónov u myší a u ľudí dokonca desaťkrát. Zatiaľ čo niektoré z nich - neurogénne gliové bunky - tvoria väčšinu nervových buniek v tejto oblasti počas vývoja mozgovej kôry, iné gliové bunky sa obmedzujú iba na vlastnú reprodukciu. Na konci vývojovej fázy sa neurogénne gliové bunky vyčerpajú tvorením dvoch nervových buniek v záverečnom deliacom kroku. V tomto bode sa zvyšné gliové bunky transformujú na astrocyty v tvare hviezdy. Iba v niekoľkých oblastiach mozgu, ako je hipokampus a subventrikulárna zóna, a u myší v čuchovom bulbe zostávajú neurogénne gliové bunky ako takzvané dospelé nervové kmeňové bunky. V týchto miestach nadobúdajú gliové bunky vlastnosti kmeňových buniek, konkrétne schopnosť regenerácie a vývoja špecializovaných nervových buniek.
Za fyziologických podmienok gliové bunky netvoria nové neuróny vo väčšine oblastí mozgu. Je však známe, že po poraneniach - napríklad bodnom poranení v mozgovej kôre - sa astrocyty začnú deliť a tiež sa v procese dediferencovajú. Gцtz a jej kolegovia teraz dokázali, že niektoré z týchto astrocytov sú multipotentné, t. J. Môžu vytvárať rôzne typy buniek, ak sú uchovávané v bunkových kultúrach za určitých podmienok. Tiež identifikovali transkripčný faktor Olig2, jeden z tých signálov, ktoré inhibujú neurogenézu v oblasti jazvového tkaniva.
„Nemali by ste čakať zázračné uzdravenia“
Tím už skôr dokázal, že ďalší transkripčný faktor (Pax6) je schopný stimulovať gliové bunky k tvorbe nezrelých nervových buniek po poranení mozgu. A až nedávno bolo možné vypestovať gliové bunky z tkaniva, ktoré sa muselo odstrániť počas operácií na pacientoch s epilepsiou, a stimulovať tvorbu nových nervových buniek vypnutím transkripčného faktora Mash1. Absolútny počet týchto novo získaných neurónov je stále veľmi malý a stále sa čaká na dôkaz, že môžu plniť fyziologické funkcie. "Nemali by ste čakať zázračné uzdravenia," varoval Gцtz. „Vďaka novým poznatkom sa však dlhodobý cieľ trochu približuje k možnosti terapeuticky využiť tieto procesy.“
Michael Simm
125. zasadnutie Spoločnosti nemeckých prírodovedcov a lekárov v Tübingene: Rast - eskalácia, kontrola a limity