Oasele și vasele de sânge ar putea fi regenerate cu ajutorul unui biomaterial
Oasele și vasele de sânge ar putea fi regenerate cu ajutorul unui biomaterial
Oasele și vasele de sânge ar putea fi regenerate cu ajutorul unui biomaterial
Oamenii de știință de la Universitatea RCSI din Dublin au dezvoltat un biomaterial care regenerează atât vasele de sânge, cât și oasele, oferind o abordare potențial sigură într-o singură etapă.
Medicina regenerativă poate fi definită ca procesul de înlocuire sau „regenerare” a celulelor, țesuturilor sau organelor umane pentru restabilirea sau stabilirea funcției lor normale (prin înlocuirea țesutului deteriorat sau prin stimularea mecanismelor de reparare ale organismului pentru a vindeca țesuturile sau organele).
Această arie medicală poate, de asemenea, să le permită oamenilor de știință să dezvolte țesuturi și organe în laborator și să le implanteze în condiții de siguranță atunci când corpul nu se poate vindeca singur.
Medicina regenerativă se referă și la un grup de abordări biomedicale ale terapiilor clinice care pot implica utilizarea celulelor stem. Exemplele includ terapii celulare (de exemplu, injectarea de celule stem); terapia de imunomodulare (regenerare prin molecule biologic active administrate singure sau ca secreții de celule perfuzate) și ingineria țesuturilor (transplantul de organe și țesuturi cultivate în laborator).
Deși teoretic acoperă o gamă largă de aplicații, în practică, ultimul termen este strâns asociat cu aplicații care repară sau înlocuiesc porțiuni sau țesuturi întregi (de exemplu, os, cartilaj, vase de sânge, vezică urinară, piele). Adesea, țesuturile implicate necesită anumite proprietăți mecanice și structurale pentru o funcționare corectă.
Medicina regenerativă și-a croit drum în practica clinică prin utilizarea de materiale care pot ajuta la procesul de vindecare prin eliberarea factorilor de creștere și a citokinelor înapoi în țesutul deteriorat (de exemplu, vindecarea rănilor). Pe măsură ce sunt cercetate aplicații suplimentare, domeniile medicinei regenerative și ale terapiilor celulare vor continua să se îmbine și să se extindă, îmbunătățind situația pacienților cu o varietate de boli.
Speranțe noi pentru regenerarea oaselor și a vaselor de sânge
În acest context, unele cercetări conduse de Universitatea RCSI din Dublin au constatat că activarea unei gene mecanosensibile, numită factor de creștere placentară, la diferite doze, a favorizat regenerarea osoasă și a dezvoltat noi vase de sânge. Folosind aceste cunoștințe, cercetătorii au dezvoltat ulterior un biomaterial care furnizează factorul de creștere placentară la concentrații diferite.
Inspirat de modul natural în care se regenerează defectele osoase, biomaterialul eliberează mai întâi o doză mare din acest factor, promovând creșterea vaselor de sânge, urmată de o doză mai mică mai susținută, care promovează regenerarea osoasă. Când a fost testat într-un model preclinic, biomaterialul a reparat cu succes defecte osoase mari, în timp ce a și regenerat vasele de sânge.
Biomaterialele actuale care promovează atât creșterea vaselor de sânge, cât și creșterea osoasă necesită de obicei utilizarea mai multor medicamente terapeutice, ceea ce înseamnă proiectarea unui sistem mai complex care să se confrunte cu mai multe provocări. Mai mult, medicamentele care au fost aprobate pentru utilizare în clinică au fost asociate în mod controversat cu efecte secundare periculoase, subliniind nevoia de noi strategii terapeutice.
Potrivit cercetătorilor, este nevoie de mai multe teste înainte de a putea începe studiile clinice, dar dacă se dovedește a avea succes, de acest biomaterial ar putea beneficia pacienții care au nevoie să li se repare defectele osoase, oferind o alternativă la sistemele actuale.
În plus față de repararea defectelor osoase, abordarea față de medicina regenerativă realizată în cadrul acestui studiu oferă un nou cadru pentru evaluarea biomaterialelor regenerative pentru alte aplicații de inginerie tisulară. Acum acest concept de medicină regenerativă este aplicat pentru a identifica noi terapii în alte arii, inclusiv în ceea ce privește cartilajul și repararea măduvei spinării.
Prin utilizarea unei abordări bazate pe mecanobiologie, spun cercetătorii, aceștia au reușit să identifice un nou candidat terapeutic promițător pentru repararea oaselor și, de asemenea, să determine concentrațiile optime necesare din același biomaterial pentru a promova atât angiogeneza, cât și osteogeneza. Regenerarea defectelor osoase mari rămâne o provocare clinică semnificativă, dar oamenii de știință își exprimă speranța că noul material va continua să se dovedească benefic în alte studii.
Cum se produce în prezent regenerarea osoasă?
Regenerarea osoasă este un proces fiziologic complex, de formare osoasă, care poate fi observat în timpul vindecării normale a fracturilor și este implicat în remodelarea continuă pe tot parcursul vieții adulte. Cu toate acestea, există afecțiuni complexe în care regenerarea osoasă este necesară în cantitate mare, cum ar fi reconstrucția scheletică a defectelor osoase mari create de traume, infecții, rezecția unei tumori și anomalii scheletice sau cazuri în care procesul de regenerare este compromis.
Cunoștințele despre biologia osoasă s-au extins foarte mult odată cu înțelegerea crescută la nivel molecular, rezultând în dezvoltarea multor noi metode de tratament. În prezent, există o mulțime de strategii diferite pentru a spori procesul de regenerare osoasă afectat sau „insuficient”, inclusiv grefa osoasă autologă - standard de aur, grefă liberă vascularizată fibulară, implantarea alogrefelor, utilizarea factorilor de creștere și celule osteoprogenitoare.
Strategiile „locale” îmbunătățite în ceea ce privește ingineria țesuturilor și terapia genică, sau chiar îmbunătățirea „sistemică” a reparării osoase, sunt în curs de investigare intensă, într-un efort de a depăși limitele metodelor actuale, pentru a produce înlocuitori ai grefei osoase cu proprietăți biomecanice care sunt cât mai asemănătoare posibil cu osul normal, pentru a accelera procesul general de regenerare sau chiar pentru a aborda boli sistemice, cum ar fi tulburările scheletice și osteoporoza.
Cercetările indică faptul că majoritatea strategiilor actuale de regenerare osoasă prezintă rezultate relativ satisfăcătoare. Cu toate acestea, există dezavantaje și limitări în ceea ce privește utilizarea și disponibilitatea acestora și chiar rapoarte controversate despre eficacitatea și rentabilitatea acestora.
Se fac în continuare cercetări pentru a îmbunătăți procesul de regenerare osoasă
În viitor, controlul regenerării osoase cu strategii care imită cascada normală a formării osoase va oferi o gestionare mai eficientă a afecțiunilor care necesită îmbunătățirea regenerării osoase și le va reduce morbiditatea și costurile pe termen lung.
Cercetările în toate domeniile relevante sunt în curs de desfășurare și se speră că multe procese de boală osoasă secundare traumei, rezecției osoase asociate cu intervenția chirurgicală ablativă, îmbătrânirii și tulburărilor scheletice metabolice sau genetice vor fi tratate cu succes cu noi protocoale de regenerare osoasă, care pot aborda atât îmbunătățirea locală, cât și cea sistemică, pentru a optimiza rezultatele.
Sursă foto: Shutterstock
Bibliografie:
Science Direct - Mechanobiology-informed regenerative medicine: Dose-controlled release of placental growth factor from a functionalized collagen-based scaffold promotes angiogenesis and accelerates bone defect healing
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365921001425
1. Studiul „Mechanobiology-informed regenerative medicine: Dose-controlled release of placental growth factor from a functionalized collagen-based scaffold promotes angiogenesis and accelerates bone defect healing”, apărut în Journal of Controlled Release (2021). DOI: 10.1016/j.jconrel.2021.03.031, autori: Eamon J. Sheehy et a.
AABB - Regenerative Medicine
https://www.aabb.org/news-resources/resources/cellular-therapies/facts-about-cellular-therapies/regenerative-medicine
Te-ar mai putea interesa și...
