Kost je drugo tkivo koje se najčešće presađuje posle krvi, sa oko dva miliona transplantacija kostiju koje se obavljaju širom sveta svake godine – ali često sa samo umerenim terapijskim uspehom. Terapije zasnovane na ćelijama mogu pružiti alternativni pristup transplantaciji.
Zajedno sa kolegama sa Medicinskog privatnog univerziteta Paracelsus (PMU) u Salcburgu, istraživači sa berlinskog instituta za zdravlje u Chariteu (BIH) su sada pokazali da ljudske progenitorne ćelije mogu regenerisati velike defekte kostiju i formirati novo mineralizovano tkivo. Istraživači su objavili nalaze iz svog rada u časopisu Science Translational Medicine.
Iako većina preloma kostiju potpuno zarasta bez ožiljaka, posebno veliki defekti kostiju uzrokovani teškom traumom, infekcijom ili operacijom tumora često ne zarastaju prirodno i zahtevaju transplantaciju kosti. Kost je drugo tkivo koje se najčešće presađuje posle krvi, sa oko dva miliona transplantacija kostiju koje se obavljaju širom sveta svake godine.
Međutim, dostupnost graftova je ograničena i njihov regenerativni kapacitet je često nizak. Terapije zasnovane na ćelijama nude obećavajuću alternativu. Tkivo konstruisano in vitro iz progenitornih ćelija kao što su multipotentne stromalne ćelije (MSC) moglo bi da zameni standardne tretmane koštanog transplantata.
Zajedno sa kolegama sa Medicinskog privatnog univerziteta Paracelsus (PMU) u Salcburgu, istraživači sa berlinskog Instituta za zdravlje u Šarite (BIH) sada su pokazali da ova metoda funkcioniše. Ključni faktor je to što se ove stromalne ćelije mogu dobiti iz različitih tkiva, kao što su masno tkivo, tkivo kože i koštana srž.
Multipotentne stromalne ćelije (MSC) su progenitorne ćelije u različitim vezivnim tkivima koje se mogu diferencirati u različite tipove ćelija kao što su ćelije masti, hrskavice i kostiju. Međutim, suprotno prethodnim pretpostavkama, izvor stromalnih ćelija ima odlučujući uticaj na njihov potencijal regeneracije kostiju. Za razliku od ćelija belog masnog tkiva, pupčane vrpce ili kožnog tkiva, samo MSC iz koštane srži imaju sposobnost da formiraju funkcionalnu hrskavicu.
Ovo je zbog takozvanog epigenetskog potpisa koji određuje kojim genima se može pristupiti tokom ćelijske diferencijacije i kojim redosledom se aktiviraju.
„Ova hipertrofična hrskavica proizvedena in vitro je važan intermedijer za formiranje mineralizovanog koštanog tkiva. Uspeli smo da pokažemo da transplantacija vitalnih diskova ljudske hrskavice kod miševa sa velikim (nezarastalim) defektima kostiju dovodi do potpunog zarastanja“, kaže dr. Geissler, vođa grupe u BIH Centru za regenerativne terapije koji je jedan od starijih autora studije.
„Kod životinje, transplantirane ljudske ćelije u diskovima hrskavice takođe formiraju originalno koštano tkivo, koje se zamenjuje ćelijama dobijenim od miša tek na kraju potpunog zarastanja.
U svojoj studiji, istraživači opisuju novi epigenetski mehanizam koji ne samo da leži u osnovi regenerativnog potencijala stromalnih ćelija, već i reguliše zarastanje kostiju. Ovo uključuje složenu mrežu takozvanih pojačivača — pojačivača ekspresije gena — u DNK ćelija. Ova mreža pojačivača je posebno dostupna i aktivna u ovim ćelijama, čime se određuje tok i uspeh regeneracije tkiva. Istraživači ovu mrežu nazivaju „pejzaž pojačivača“.
„Naša studija daje važan doprinos odabiru odgovarajućih ćelija za efikasan tretman preloma kostiju koji se teško zarastu. Ovde stečeno znanje o takvim tkivno-specifičnim pojačivačima takođe može doprineti poboljšanju drugih terapija zasnovanih na ćelijama“, kaže prof. Dirk Strunk, direktor Instituta za eksperimentalnu i kliničku ćelijsku terapiju u PMU Salcburg i ko-stariji autor studije.
Dalji razvojni koraci su neophodni da bi se ovaj novi pristup pretočio u pouzdanu terapijsku opciju za velike defekte kostiju u ortopediji i traumatskoj hirurgiji. Na primer, istraživači predvođeni Svenom Gajslerom i Dirkom Strunkom sada žele da sprovedu testove kako bi videli kako se diskovi hrskavice mogu automatski proizvesti iz stromalnih ćelija i da li su egzogene ćelije donora takođe pogodne za terapiju.
Pacijenti bi inače morali da sačekaju do pet nedelja nakon što su im sakupljene ćelije pre nego što bi se diskovi hrskavice mogli proizvesti i implantirati. Međutim, ima dovoljno razloga za optimizam, s obzirom na dosadašnje rezultate testova.
