Kiedy Sir Martin John Evans opublikował dowody pierwszych kultur embrionalnych komórek macierzystych w 1981 r., Badania dały promyk nadziei w dziedzinie medycyny. Wielu myślało, że te niespecjalizowane komórki mogą być panaceum.
Pomysł jest kuszący: przy odrobinie nacisku komórki te mogą przekształcić się w wszystko, od skóry po chrząstki. Mogą nawet wyrosnąć na kompletne narządy lub części ciała. W ostatnich latach naukowcy dowiedzieli się, że komórki te mają inną specjalną właściwość: mogą pobudzać wzrost pobliskich tkanek.
Trzynaście lat temu ta ostatnia właściwość zachęciła Anthony'ego Hollandera, dyrektora Instytutu Biologii Integracyjnej Uniwersytetu w Liverpoolu, aby wymyślić nowe sposoby naprawy łez łąkotki w kolanach. Teraz Hollander i jego zespół w końcu ukończyli pierwszą ludzką próbę tak zwanego „żywego bandaża”. A dziś oficjalnie przyznano mu patent (patent USA nr 9, 539, 364) na wynalazek.
Bandaż składa się z cienkiego rusztowania z kolagenu - białka znajdującego się w tkance łącznej, która może tworzyć porowaty, ale twardy materiał. Naukowcy nasycają tę warstwę rodzajem komórek macierzystych, zwanych komórkami mezenchymalnymi, hodowanych ze szpiku kostnego każdego pacjenta. Podczas naprawy lekarz umieszcza bandaż między dwiema stronami łąkotki, a następnie zszywa razem kanapkę z kolagenem łąkotki. Chodzi o to, że komórki macierzyste emitują czynniki wzrostu, które sprzyjają gojeniu się tkanki łąkotki, pomagając obu stronom połączyć się ponownie.
Nowe badanie, opublikowane niedawno w Stem Cells Translational Medicine, udokumentowało pierwszy test tego bandaża u pięciu osób w wieku od 18 do 45 lat ze łzami łąkotki. Po dwóch latach trzech pacjentów pozostało bezobjawowych.
Łzy łąkotki są częstym urazem, ale niezwykle trudno je naprawić. Ta para pierścieni chrząstki w kształcie litery C w każdym kolanie działa jak amortyzatory, amortyzując kolano przed uderzeniem podczas chodzenia, biegania, skakania i skakania. Chronią czapki chrząstki pokrywające końce kości, które łączą się w kolanie. Jednak z wiekiem ciągły stres powoduje zużycie łąkotki, co oznacza łzy.
Problem, wyjaśnia Hollander, polega na tym, że łąkotka nie goi się jak skaleczenie ręki. Łzy na zewnętrznych krawędziach krążka goją się stosunkowo dobrze. Region ten, znany jako strefa czerwono-czerwona, ma stosunkowo dobre ukrwienie. Ale zmniejsza się w kierunku wewnętrznych krawędzi dysku, zwanych biało-białą strefą. Łzy w tym regionie nie dają się łatwo naprawić. Wszystkie obrażenia, o których mowa w tym badaniu, występują w obszarze pośredniego unaczynienia (strefa czerwono-biała), a także w strefie biało-białej, co oznacza, że te łzy są najtrudniejsze do naprawienia.
Do ostatnich kilkudziesięciu lat naprawą łez łąkotki było usunięcie części lub całości łąkotki zawierającej pęknięcie. Ale naukowcy uważają obecnie, że powoduje to, że stawy są bardziej podatne na zapalenie kości i stawów - stan zwyrodnieniowy stawów. Uważa się, że bez poduszki łąkotki staw ulega większemu zużyciu, ponieważ chrząstka kolana jest obciążona podczas podstawowych codziennych czynności, takich jak chodzenie i wchodzenie po schodach. Mimo to ta procedura pozostaje najczęstszym sposobem leczenia łez łąkotki.
Czy więc komórki macierzyste są rozwiązaniem?
„Nie wyskakuję z krzesła, mówiąc, że muszę skorzystać z tej technologii i zastosować ją w swojej praktyce” - mówi Howard Luks, szef medycyny sportowej w New York Medical College. Test nie tylko miał stosunkowo niewielką grupę testową (pięć osób), ale także skromny wskaźnik sukcesu (trzy na pięć).
Luks przyznaje jednak, że wyniki są obiecujące. „Łza w ich tekście jest bardzo złożoną łzą, a przeciętny ortopeda nie może tego zrobić”, mówi. „Mogą naprawić niektóre łzy, ale trudniej byłoby naprawić tę, którą naprawili”.
Zauważa jednak, że w rozwoju choroby zwyrodnieniowej stawów wpływa więcej czynników. „Zbyt długo myśleliśmy o mechanistycznym procesie” - mówi. Chociaż usunięcie łąkotki może wywołać zapalenie kości i stawów, jest to jeden z wielu czynników, które mogą przyspieszyć początek choroby.
Luks uważa, że prawdopodobnie dotyczy to również biochemii. Uraz lub nadmierne uderzenie w staw może wywołać tak zwaną „kaskadę chemiczną” w kolanach. „Chemikalia i związki w kolanie stają się wrogo nastawione do żywotności pozostałej chrząstki”, mówi. A gdy proces się rozpocznie, lekarze jeszcze nie wymyślili, jak go zatrzymać. Tak więc, czy u pacjentów w tym badaniu rozwinie się choroba zwyrodnieniowa stawów, wciąż nie wiadomo.
Wykazano, że inne metody fizycznej naprawy są równie skuteczne w naprawianiu takich łez, zauważa Luks, w tym metoda znana jako terapia abrazyjna. W tej procedurze chirurg goli podszewkę stawu kolanowego (błona maziowa), aby wywołać pewne krwawienie i wspomóc odrastanie łąkotki.
„Przez dziesięciolecia unikaliśmy naprawy łąkotki w biało-białej strefie z myślą, że to po prostu nie zadziała”, mówi. „Ale potem wielu z nas zaczęło je naprawiać i stwierdziliśmy, że zadziałało”.
Scott Rodeo, badacz tkanek i klinicysta w Hospital for Special Surgery w Nowym Jorku, miał inny problem z badaniem: „Nie ma grupy kontrolnej”, mówi. „Nie ma możliwości śledzenia samego implantu”.
Ten pierwszy test na ludziach miał jednak na celu sprawdzenie bezpieczeństwa żywego bandaża, mówi Hollander. Ponieważ odsetek niepowodzeń jest wysoki w przypadku operacji w białej strefie łąkotki, mówi: „czujemy się pewnie, stwierdzając, że leczenie przyniosło pewne bezpośrednie korzyści”. Chociaż ma nadzieję, że będzie mieć grupę kontrolną w przyszłych badaniach, zauważa, że z taką grupą są obawy etyczne. „Ponieważ istnieje wiele dowodów na to, że sama operacja kończy się niepowodzeniem”, mówi, poddanie pacjentów takiej procedurze można uznać za nieetyczne.
Żywy bandaż jest jednak jedną z bardziej obiecujących metod wykorzystania komórek macierzystych w naprawie łąkotki. Kiedy Hollander rozpoczął badania na tej arenie, większość innych grup próbowała wykorzystać struktury kolagenu nasycone komórkami macierzystymi jako podstawę dla komórek macierzystych do wzrostu tkanki, która wypełnia uszkodzone fragmenty łąkotki. „Kiedy zajmujesz się inżynierią tkanek, wypełniasz przestrzeń, robisz duży kawałek tkanki”, wyjaśnia Hollander.
Hollander miał jednak przeczucie, że te metody nie będą działać. Komórki macierzyste są niezwykle trudne do kontrolowania po włożeniu do stawów. „Kolano to bardzo wrogie środowisko”, mówi Luks. „[Więc] komórki te zazwyczaj nie żyją długo w kolanie i nie zachowują się tak, jak się spodziewaliśmy”.
Na dodatek Hollander chciał spróbować czegoś innego. „Nie lubię robić tego samego, co inni ludzie” - mówi ze śmiechem. Postanowił więc wykorzystać inne właściwości komórek macierzystych, ostatecznie rozwijając żywy bandaż. Od tego czasu opracował spółkę wydzieloną, Azelon, w celu wprowadzenia produktu na rynek.
Obecnie wielu lekarzy twierdzi już, że z powodzeniem stosuje komórki macierzyste w naprawie łąkotki: od zastosowania komórek macierzystych zawieszonych w żelu po struktury kolagenu. Jednak technologia ta jest daleka od szerokiego zastosowania, mówi Rodeo, szczególnie w Stanach Zjednoczonych, gdzie hodowla komórek macierzystych jest ściśle regulowana. W tym momencie „aplikacja komercyjna wyprzedza naukę”, mówi. O wszystkich tych aplikacjach można dowiedzieć się o wiele więcej, zanim będą mogły być bezpiecznie używane na rynku.
Hollander uważa, że bandaże z komórek macierzystych są niezwykle obiecujące nie tylko w przypadku kolan, ale także szeregu napraw tkanek miękkich, od mankietów rotatorów po porwane zwieracze odbytu matki. Na razie jednak koncentruje się na menisci. „Wykonanie tej jednej aplikacji zajęło nam lata” - mówi. „Nie możemy zrobić wszystkiego”.
Hollander już pozyskał fundusze na większą próbę. Planuje również usprawnić ten proces, zmniejszając część jego kosztów - problem, który dotyczył zarówno Rodeo, jak i Luksa. Aby to zrobić, Hollander ma nadzieję przejść na wykorzystanie dawczych komórek macierzystych, aby pacjenci nie musieli poddawać się dwóm zabiegom, aby najpierw pobrać komórki macierzyste, a następnie wszczepić bandaż.
„Próbujemy zamrozić [żywy bandaż], aby można go było przechowywać przez kilka miesięcy w szpitalu, a następnie po prostu wyciągnąć z zamrażarki, rozgrzać i wszczepić” - mówi. „To sprawia, że jest to znacznie prostszy proces - o wiele bardziej opłacalny dla pracowników służby zdrowia.”
Chociaż należy przeprowadzić znacznie więcej testów, aby potwierdzić skuteczność żywego bandaża, zespół wydaje się być na dobrej drodze.
„Najważniejsze jest to, że opłaca się uratować menisku”, mówi Luks. „Jeśli menisk można naprawić, należy go naprawić”.
