Porcregeneráció bioaktív anyag segítségével

A Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) folyóiratban augusztus 6-án jelent meg a Northwestern University kutatóinak cikke, amelyben egy olyan bioaktív anyag kifejlesztéséről tudósítanak, amelynek segítségével juhok térdízületében kiváló minőségű új porcszövetet sikerült növeszteni.

A most közölt vizsgálatban a kutatók az új bioaktív anyagot az állatok térdízületében lévő sérült porcokon alkalmazták, és mindössze hat hónapon belül jelentős javulást figyelték meg, például természetes biopolimereket (kollagén II és proteoglikánok) tartalmazó új porc növekedését - ezek az anyagok biztosítják az ízületek mechanikai rugalmasságát, a mozgás fájdalommentességét.

A kutatók szerint az új anyagot további fejlesztést követően a jövőben teljes térdprotézis műtétek megelőzésére, valamint az olyan degeneratív betegségek kezelésére használhatják majd fel, mint az osteoarthritis, illetve fontos szerephez juthat sportsérülések regenerációjában is.

“A porc ízületeink kulcsfontosságú alkotóeleme” - nyilatkozta Samuel I. Stupp, a kutatás vezetője. “Ha a porc idővel károsodik vagy lebomlik, az nagy hatással lehet az emberek általános egészségére és mozgékonyságára. A probléma az, hogy a felnőtt embereknél a porcnak gyakorlatilag nincs gyógyulási, regeneratív képessége. Az általunk kifejlesztett terápia képes javulást indukálni egy olyan szövetben, amely természetes módon nem regenerálódik. Úgy gondoljuk, hogy kezelésünk segíthet egy igen komoly, kielégítetlen gyógyászati igény ellátásában.”

Az új bioaktív anyag két összetevőből áll: egy bioaktív peptidből, amely a transzformáló növekedési faktor béta-1-hez (TGFb-1) - a porc növekedéséhez és fenntartásához nélkülözhetetlen fehérjéhez - és egy módosított hialuronsavból - ez pedig egy természetes poliszacharid, amely a porcban és az ízületek kenőanyagában, a szinoviális folyadékban van jelen.

“Sokan ismerik a hialuronsavat, mivel a bőrápoló kozmetikai termékek népszerű összetevője” - fejtette ki Stupp. “Emellett természetes módon megtalálható az emberi test számos szövetében, köztük az ízületekben és az agyban is. Azért alkalmaztuk, mert hasonlít a porcokban található természetes polimerekhez.”

Stupp kutatócsoportja integrálta a bioaktív peptidet és a kémiailag módosított hialuronsav-részecskéket, hogy olyan nanoméretű rostkötegeket alakítsanak ki, amelyek a porc természetes felépítését utánozzák. A cél az volt, hogy egyfajta ideális körülményeket kínáló mátrixot, állványzatot hozzanak létre a szervezet saját sejtjei számára a porcszövet regenerálásához. A nanoszálakban lévő bioaktív szignálok segítségével az anyag magától ösztönzi a porc regenerációját, vagyis az állványzatra “toborozza” a porcot regeneráló sejteket.

A porcnövekedést elősegítő hatékonyság értékeléséhez a kutatók birkákon tesztelték az anyagot, amelyeknél porchiányt idéztek elő az egyik hátsó végtagban, az emberi térdhez igen hasonló összetett ízületben. Az emberekhez hasonlóan a juhporc is rendkívül makacs módon, igen nehezen regenerálódik. A juhok lábszára és az emberi térd a teherbírást, a méretet és a mechanikai terhelést tekintve is hasonló. A vizsgálatban a kutatók a sűrű, pasztaszerű anyagot a porc helyére fecskendezték, ahol az gumiszerű mátrixszá alakult át. Az eredmények igen biztatóak voltak, mivel nemcsak, hogy új porc nőtt a porchiányos helyek kitöltésére, de ahogy az állványzat lebomlott, az is megállapítható volt, hogy a regenerált szövetek a kontrollhoz képest egyenletesen jobb minőségűnek bizonyultak.

A jövőben Stupp elképzelései szerint az új anyagot nyílt vagy artroszkópos ízületi műtétek során lehetne alkalmazni a sebészetben, amennyiben a humán vizsgálatok is eredményesnek bizonyulnak.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

New biomaterial regrows damaged cartilage in joints

A bioactive supramolecular and covalent polymer scaffold for cartilage repair in a sheep model

Irodalmi hivatkozás:

Stupp, Samuel I., A bioactive supramolecular and covalent polymer scaffold for cartilage repair in a sheep model, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2405454121