Δημιουργία Εξατομικευμένων Υποκατάστατων Οστών Από Βλαστοκύτταρα

Ένα τεράστιο πρόβλημα που αντιμετωπίζουν ασθενείς με πολλαπλά κατάγματα ή μεγάλης κλίμακας κακώσεις στα οστά προσεγγίζεται από μία ομάδα του Ερευνητικού Ινστιτούτου New York Stem Cell Foundation (NYSCF) με τη χρήση βλαστοκυττάρων. Η προσπάθεια αυτή αποτελεί ένα μεγάλο βήμα εμπρός για τις εξατομικευμένες θεραπείες ανακατασκευής των κατεστραμμένων οστών από ατυχήματα ή ασθένειες.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μία εξελιγμένη τεχνική "επαναπρογραμματισμού" σε ενήλικα δερματικά κύτταρα τα οποία επανέφερε σε εμβρυακή κατάσταση. Τα συγκεκριμένα "πολυδύναμα βλαστοκύτταρα" (iPS cells) περιέχουν τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με τα κύτταρα του ασθενούς και μπορούν να λάβουν τη μορφή οποιουδήποτε τύπου κυττάρου του ασθενούς. Η ομάδα οδήγησε τα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα να λάβουν τη μορφή οστεοβλαστών και τα τοποθέτησε σε μία τρισδιάστατη "σκαλωσιά" ώστε να δημιουργήσουν διαμορφώσιμα τρισδιάστατα οστικά μοσχεύματα τα οποία ταιριάζουν ακριβώς με τις θεραπευτικές ανάγκες και το ανοσολογικό προφίλ του κάθε ασθενούς. Κατόπιν τοποθέτησαν τις δομές αυτές σε μία "βιογεννήτρια" (bioreactor), συσκευή η οποία παρέχει θρεπτικά υλικά, απάγει τα άχρηστα υποπροϊόντα και ενεργοποιεί την ωρίμανση των οστών μιμούμενη τη φυσική διεργασία οστικής ανάπτυξης. Ύστερα από ενδελεχή in vitro ανάλυση του δημιουργηθέντος οστού, και λόγω του ότι τα αδιαφοροποίητα iPS cells ενδέχεται να δημιουργήσουν τερατώματα (είδος όγκου), η ερευνητική ομάδα αξιολόγησε τη σταθερότητα των μοσχευμάτων μεταμοσχεύοντάς τα σε ανοσοκατεσταλμένα ποντίκια. Ύστερα από 12 εβδομάδες όχι μόνο δεν παρουσιάστηκαν κακοήθειες αλλά αντίθετα τα μοσχεύματα παρουσίασαν ολοκληρωμένη οστική ωρίμανση με παράλληλη ενσωμάτωση αρτηριακών κυττάρων (αγγειογένεση). Τα αποτελέσματα αυτά εγγυώνται τη σταθερότητα του όλου εγχειρήματος.

Παρότι προηγούμενες μελέτες έδειξαν ένα μεγάλο δυναμικό στον τομέα της αναγέννησης οστών από άλλες κυτταρικές πηγές, συνεχίζουν να υφίστανται δυσκολίες στην εφαρμογή των τεχνικών αυτών στην κλινική πράξη. Για παράδειγμα, η χρησιμοποίηση βλαστοκυττάρων από τον νωτιαίο μυελό του ασθενούς μπορεί να δημιουργήσει οστικό ιστό και χόνδρους αλλά όχι και το υποκείμενο δίκτυο αιμοφόρων αγγείων και νευρώνων ενώ το μόσχευμα μπορεί επίσης να μην είναι ανεκτό από το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς.

Η ερευνητική ομάδα του NYSCF επέλεξε τα συγκεκριμένα iPS cells για να υπερσκελίσει τις αδυναμίες αυτές. Όπως τονίζουν, καμία άλλη ερευνητική ομάδα δεν δημοσίευσε μελέτη στην οποία να δημιουργούνται απολύτως βιώσιμα, τρισδιάστατα οστικά μοσχεύματα σε πλήρη λειτουργία από ανθρώπινα iPS cells.

Επίσης, οι σύγχρονες θεραπείες που βασίζονται σε οστικά μοσχεύματα, είτε από μέρος του σώματος του ασθενούς, είτε από δωρητές είτε από συνθετικά υποκατάστατα, δεν επιτρέπουν σύνθετη ανακατασκευή του οστού και υπάρχει μεγάλη πιθανότητα τα μοσχεύματα να αποβληθούν από το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς.

Οι ερευνητές υπογραμμίζουν ότι στα επόμενα βήματα θα εστιάσουν στη βελτίωση της όλης διαδικασίας και στην επιτυχή ανάπτυξη αιμοφόρων αγγείων μέσα στο οστικό μόσχευμα.

Πηγή:

1. Giuseppe Maria de Peppo, Iván Marcos-Campos, David John Kahler, Dana Alsalman, Linshan Shang, Gordana Vunjak-Novakovic,and Darja Marolt (2013). “Engineering bone tissue substitutes from human induced pluripotent stem cells”. PNAS 2013 110 (21) 8680-8685; published ahead of print May 7, 2013
http://www.nyscf.org/pdfs/NYSCF-PR-2013-05-Marolt-dePeppo-PNAS.pdf