„Pakeitus šilkaverpį, galima pakeisti chemiją, – aiškina Trento universiteto (Italija) bioinžinerijos tyrėja prof. Antonella Motta, pažymėdama, kad tai gali turėti įtakos klinikiniams rezultatams. – Taigi kokybės kontrolė turi būti labai griežta.“
Šilkas jau keletą šimtmečių naudojamas chirurginiuose siūluose, o dabar jis tampa perspektyviu gamtiniu sprendimu, galinčiu paskatinti žmogaus audinius savaime atsinaujinti. Tyrėjai taip pat tiria krabų, krevečių ir midijų kiautus bei kalmarų odą ir kaulus – jie ieško būdų, kaip atkurti odą, kaulus ir kremzles. Tai ypač aktualu senstant visuomenei.
Pasikeitęs požiūris
„Audinių inžinerija yra nauja strategija, skirta organų patologijų ar traumų sukeltoms problemoms spręsti, kaip alternatyva transplantacijai ar dirbtinių prietaisų implantavimui, – aiškina A. Motta, pažymėdama, kad šios intervencijos dažnai gali nepavykti arba nutrūkti. – Pagrindinis tikslas yra išnaudoti natūralų mūsų kūno gebėjimą atkurti audinius.“
Šis tyrimas yra dalis penkerių metų ES finansuojamo projekto SHIFT, kurį koordinuoja A. Motta ir kuriame dalyvauja Europos universitetai, taip pat partneriai iš Azijos ir Australijos. Iki 2026 m. truksiančio projekto tikslas – patobulinti odos, kaulų ir kremzlių regeneravimo metodus naudojant biologinius polimerus ir parengti juos klinikiniams tyrimams. Siekiama, kad jie galėtų užgydyti didesnes žaizdas ir audinių pažeidimus.
Šis tyrimas grindžiamas ankstesnio projekto REMIX, kurį taip pat finansavo ES, metu atliktais darbais – jo metu buvo padaryta didelė pažanga siekiant suprasti įvairias šių biologinių medžiagų panaudojimo galimybes.
„Griaučių“ formavimas
Šilkas gali būti naudojamas, pavyzdžiui, pažeisto audinio „griaučiams“ formuoti – jis paskatina ląsteles kurti naujus audinius ir kraujagysles. Šis procesas galėtų būti taikomas gydant tokias ligas kaip diabetinė opa ar apatinės nugaros dalies skausmas, kurį sukelia stuburo diskų degeneracija. SHIFT komanda tyrinėjo minimaliai invazines gydymo procedūras, pavyzdžiui, hidrogelius, kuriuos galima tepti tiesiai ant odos arba švirkšti į kaulą ar kremzlę.
A. Motta teigimu, metodai, kuriuose naudojami ir šilkaverpiai, ir kai kurie jūriniai organizmai, turi didelį potencialą.
„Turime tris ar keturias sistemas su skirtingomis medžiagomis, kurios yra tikrai perspektyvios“, – aiškina ji. Iki projekto SHIFT pabaigos siekiama turėti du ar tris prototipus, kurie galėtų būti kuriami kartu su startuoliais ir atskirtosiomis įmonėmis, įsteigtomis bendradarbiaujant su projektu.
Vienas iš SHIFT komandos principų – ištirti, kaip geriausiai panaudoti žiedinės ekonomikos koncepciją. Pavyzdžiui, ieškoma būdų, kaip tekstilės ir maisto pramonės atliekas būtų galima pakartotinai panaudoti atliekant šias procedūras.
Tačiau tokia audinių inžinerija yra didelis iššūkis dėl sudėtingos sąveikos mikroskalėje ir būtinybės apsaugoti organizmą nuo svetimų medžiagų atmetimo.
„Procesas sudėtingas, nes biologijos prigimtis nėra paprasta, – teigia A. Motta. – Turime ne keisti ląstelių kalbą, o išmokti kalbėti ta pačia kalba kaip ir jos.“
Tačiau tyrėja tvirtai įsitikinusi, kad geriausia būtų taikyti ne sintetinį, o gamtinį metodą, ir mano, kad gydymas, kuriame naudojami SHIFT metodai, galėtų būti prieinamas šio amžiaus 4-ojo dešimtmečio pradžioje.
„Tikiu šiuo metodu, – priduria A. Motta. – Niekas nesukurs geresnio kaulo už gamtą.“
Odos priežiūra
Kitame ES finansuojamame projekte „SkinTERM“, kuris tęsis beveik penkerius metus iki 2025 m. vidurio, taip pat ieškoma naujų būdų, kaip padėti audiniams atsinaujinti, daugiausia dėmesio skiriant odai. Šiandien gydant nudegimus ir kitas paviršines žaizdas dažnai iš kitos kūno dalies persodinamas nedidelis odos sluoksnis. Dėl to dažnai susidaro negražūs randai, o gyjant audiniai susitraukia, todėl gali sumažėti paciento mobilumas. Dabartiniai metodai taip pat gali būti skausmingi.
Todėl „SkinTERM“ komanda tiria, kaip ląstelių tinklų sąveikos skatinimas galėtų padėti odai atsinaujinti.
„Pasiektume daug geresnių rezultatų, jei pereitume prie regeneracijos, – teigia dr. Willeke Daamen, kuri koordinuoja „SkinTERM“ veiklą kaip Radboudo universiteto Nijmegene (Nyderlandai) minkštųjų audinių regeneracijos tyrėja. – Galutinis tikslas būtų pasiekti tokį patį vaizdą prieš sužeidimą ir po jo.“
Tyrėjai tiria ypatingą žinduolį – dygliuotąją pelę, kuri pasižymi nepaprastu gebėjimu gyti be randų. Ji taip pat sugeba pati atkurti kitų audinių, pavyzdžiui, širdies ir nugaros smegenų, pažeidimus bei ankstyvąją vaisiaus odą.
Komanda tiria šias sistemas, kad sužinotų daugiau apie jų veikimą ir procesus, vykstančius aplink ląsteles esančioje srityje, vadinamoje tarpląsteline matrica. Jie tikisi nustatyti veiksnius, kurie gali turėti įtakos regeneracijos procesui, ir išbandyti, kaip šį procesą būtų galima paskatinti žmogaus organizme.
Naujas impulsas
„Tirdami šias sistemas stengiamės sužinoti, kaip tokius procesus pradėti, – teigia W. Daamen. – Padarėme pažangą nustatydami, kokie junginiai bent iš dalies gali būti atsakingi už regeneracinį atsaką.“
Pasak W. Daamen, šioje srityje ruošiama nauja įvairių sričių mokslininkų karta atlieka daug mokslinių tyrimų, ir jau daug pasiekta.
Jiems pavyko sukurti karkasus, kuriuose naudojami įvairūs su odos regeneracija susiję komponentai, pavyzdžiui, baltymai kolagenas ir elastinas. Jie taip pat surinko daugybę duomenų apie genus ir baltymus, kurie gali turėti įtakos regeneracijai. Jų vaidmuo bus toliau tiriamas pasitelkiant ant kolageno pagrindo auginamas ląsteles, kurios likusios randėti.
„Mechanizmai yra sudėtingi“, – pažymi Nyderlandų nudegimų centrų asociacijos (Beverveikas, Nyderlandai) vyresnysis tyrėjas ir „SkinTERM“ koordinatoriaus pavaduotojas dr. Bouke Boekema.
„Radus mechanizmą, norima jį sureguliuoti taip, kad būtų galima jį stimuliuoti. Tačiau stebuklingo sprendimo gali ir nebūti.“
B. Boekema tikisi, kad atlikus tyrimus iki projekto pabaigos kitais metais bus rasta medicininių biologinių medžiagų, kurias galima išbandyti klinikiniuose tyrimuose. „Būtų gerai išbandyti kelis prototipus ir patikrinti, ar jie pagerina pacientų gydymo rezultatus.“
Straipsnis buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.