Nauji bioinžinerijos tyrimai galėtų pagerinti kaulų regeneracijos gydymą

Nauji bioinžinerijos tyrimai galėtų pagerinti kaulų regeneracijos gydymą

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Mokslininkai teigia, kad bioinžinerijos proveržis, padedantis atstatyti pažeistus kaulus nesukeliant neigiamo šalutinio kitų gydymo būdų poveikio, gali padėti pacientams pasiekti geresnių rezultatų.

Tai galėtų padėti kurti naujus gydymo būdus, kurie padėtų žmonėms, turintiems rimtų skeleto traumų arba vėžiu sergantiems pacientams, kurie dėl šios ligos neteko kaulų, atauginti kaulinį audinį.

Škotijos mokslininkai rado naują būdą panaudoti galingą „augimo faktorių“ – natūraliai atsirandančių molekulių, padedančių organizmui atsinaujinti – gydomąjį poveikį.

Augimo veiksniai vaidina svarbų vaidmenį vystymosi biologijoje, padedantys organizuoti kūnų vystymąsi, kai jie auga nuo kūdikystės iki pilnametystės. Jie taip pat padeda kūnui išgyti po traumų, kai pradeda sudėtingą procesų seriją, sujungiančią audinius.

Augimo faktoriaus terapija, kurios metu tikslingai tiekiami specifiniai aktyvūs baltymai, skatinantys audinių ataugimą, yra daug žadantys metodai, padedantys pacientams išgyti, skatinant natūralius jų organizmo regeneracijos procesus.

Tačiau augimo faktoriaus terapija gali turėti rimtų šalutinių poveikių, kai jie naudojami kaulams gydyti. Kad aktyvūs baltymai būtų veiksmingi, juos reikia leisti didelėmis dozėmis kaulų lūžių ar defektų vietoje. Nekontroliuojamas šių aktyvių augimo faktorių išsiskyrimas kaulo implanto vietoje gali sukelti kaulų formavimąsi ten, kur tai neplanuota – procesas žinomas kaip negimdinio kaulo formavimasis. Gydymas taip pat gali sukelti kitą šalutinį poveikį, pavyzdžiui, pooperacinį uždegimą, kuris gali turėti neigiamą poveikį pacientų sveikatai.

Žurnale paskelbtame dokumente „Inžineriniai paviršiai, skatinantys latentinių baltymų surinkimą, kad būtų lengviau suaktyvinti su integrinu susijusius augimo faktorius“. Pažangios medžiagosGlazgo universiteto vadovaujama tyrimų grupė apibūdina, kaip jie padarė savo proveržį.

Jie panaudojo nebrangų polimerą, vadinamą poli(etilo akrilatu) arba PEA, kad sukurtų chirurginį implantą, kuris gali būti naudojamas kaulo defekto vietoje. Unikalios implanto paviršiaus savybės leido komandai užfiksuoti neaktyvius kūno augimo faktorius ir užtikrinti, kad jie pradėtų veikti tik ten, kur reikia.

Ankstesni komandos tyrimai parodė, kad PEA sąveikauja su fibronektinu – baltymu, gausiai randamu žmogaus organizme, kuris padeda ląstelėms sulipti ir augti, kad susidarytų nanoskalės baltymo tinklai visame jo paviršiuje.

Kai tinklas susiformuoja, jis keičia fibronektino formą, atskleisdamas kai kurias fibronektino molekulėje esančias aminorūgštis. Šios aminorūgštys natūraliai naudojamos organizme, kad padėtų ląstelėms prisitvirtinti ir kauptų neaktyvius baltymus.

Komanda numetė rekombinantinio baltymo fragmentą, vadinamą latentiniu transformuojančiu augimo faktorių beta surišantį baltymą-1 arba rLTBP1, į fibronektino tinklą, todėl du baltymai sulipo.

Bioinžinerijos proveržis galėtų pagerinti kaulų regeneracijos procedūras

rLTBP1 veikia kaip magnetas baltymui, vadinamam TGF-β1, kuris skatina augimo faktoriaus ląsteles organizme gaminti naują kaulinį audinį mažomis dozėmis. TGF-β1 molekulės yra įstrigusios baltymų komplekse, vadinamame LAP, kuris išlaiko baltymų gebėjimą skatinti kaulų regeneraciją neaktyvų tol, kol to prireiks.

Jie padengė mažus plastikinius vamzdelius PEA, fibronektinu ir rLTBP1. Tada jie parodė, kad šie implantai gali atkurti kaulą esant kritinio dydžio pelių defektams. Tyrimo metu jie stebėjo visišką kaulo defekto atsinaujinimą.

Kai kaulus regeneruojančios ląstelės pateko į kaulo defekto vietą, ląstelių paviršiaus prisitvirtinimo vietos, vadinamos integrinais, užsifiksavo ant LAP molekulių, kurias imobilizavo rLTBP1 ant implanto paviršiaus. Mechaniškai traukiant LAP iš vienos pusės integrinais, o iš kitos – rLTBP1, buvo išleistas TGF-β1, kuris pradėjo augimo faktoriaus signalizacijos procesus. Tai lėmė kontroliuojamą kaulų formavimąsi tik ten, kur to reikėjo.

Dr. Udesh Dhawan, Glazgo universiteto James Watt inžinerijos mokyklos mokslinis bendradarbis, yra pagrindinis šio straipsnio autorius. Jis sakė: „Biologiniai procesai, kuriais grindžiamas šis tyrimas, buvo suprantami daugiau nei du dešimtmečius, tačiau tai pirmas kartas, kai jie buvo panaudoti šiam regeneraciniam efektui sukurti.

„Galimybė pristatyti imobilizuotus baltymus tiesiai į gydymo vietą tokiu būdu suteikia daug daugiau galimybių kontroliuoti, kaip augimo faktoriai suaktyvėja ir pradeda gijimo procesą. Tai taip pat veikia daug mažesnėmis koncentracijomis nei ankstesnis gydymas, taip padedant dar labiau sumažinti nepageidaujamo kaulo atsiradimo tikimybę. augimas už vietos, kurią reikia išgydyti.”

Grupės išvados remiasi ilgus metus trukusiais pažangiais kaulų regeneracijos tyrimais, kuriems vadovavo Glazgo universiteto profesorius Manuelis-Salmeronas-Sanchezas ir profesorius Matthew Dalby. Jų darbas apima svarbų gydymą, kuris 2017 m. išgelbėjo sunkiai sužalotą šuns koją nuo amputacijos.

Šio gydymo metu komanda panaudojo baltymo, vadinamo BMP-2, augimo faktoriaus potencialą, susietą su PEA paviršiumi, kad ataugintų šuns kojos kaulą. Naujame dokumente komanda parodo, kaip jie naudojo BMP-2 lygiagrečiame kontroliniame tyrime, kad padėtų įvertinti rLTBP1 veiksmingumą regeneruojant kaulą. Jie nustatė, kad rLTBP1 veikė taip pat gerai, kaip BMP-2, padėdamas regeneruoti kaulus, net jei jis buvo vartojamas mažesnėmis dozėmis.

Profesorius Salmeron-Sanchez, Glazgo universiteto Ląstelių mikroaplinkos centro direktorius, sakė: „Augimo faktoriai yra labai galingi įrankiai, padedantys organizmui išgyti, tačiau šiuo metu juos reikia labai atsargiai taikyti, kad neigiamas šalutinis poveikis neišnyktų. bet kokia teigiama terapinė nauda.

„Mūsų požiūris į augimo faktorių aktyvavimo kontrolę galėtų sukurti naujų galimybių pacientams ateityje. Tai galėtų padėti atauginti kaulus pacientams, kurie prarado dideles dalis dėl ligų, tokių kaip vėžys, arba per rimtus nelaimingus atsitikimus, ir taip jiems būtų užtikrinta daug geresnė gyvenimo kokybė. “.

Daktaras Dhawanas pridūrė: „Tai naujas žingsnis teisinga kryptimi, tačiau fiziologinės sistemos yra labiau tarpusavyje susijusios, nei galime įsivaizduoti, o kaip ši nauja strategija veikia kitus esminius organizmo komponentus, tokius kaip imuninės ląstelės, dar reikia įvertinti.

„Nepaisant to, tai yra labai džiuginantys rezultatai, kurie rodo, kad šis naujas gydymas gali turėti realios naudos klinikinėje aplinkoje, skatinant kaulų regeneraciją.”