Ο διαβήτης επηρεάζει περισσότερους από 40 εκατομμύρια ανθρώπους στις Ηνωμένες Πολιτείες, σύμφωνα με την Αμερικανική Ένωση Διαβήτη. Για πολλούς, η χρόνια πάθηση σημαίνει πόνο για μια ζωή, καθώς η επιδείνωση της κυκλοφορίας οδηγεί σε μη επουλούμενα έλκη στα άκρα, ειδικά στα πόδια και τα πέλματα.
Η χρόνια φλεγμονή, η δυσκολία σχηματισμού τριχοειδών αγγείων που μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά και τα υπερβολικά ένθερμα ανοσοκύτταρα που επιτίθενται στον ιστό επούλωσης, όλα συνδυάζονται για να κάνουν τα διαβητικά έλκη ποδιού ένα από τα πιο δύσκολα τραύματα για θεραπεία. Το τριάντα ένα τοις εκατό των ασθενών που έχουν προσβληθεί θα αναγκαστούν να καταφύγουν σε ακρωτηριασμό, σύμφωνα με μια μετα-ανάλυση του 2024 που δημοσιεύτηκε στο International Wound Journal.
Οι θεραπείες υπάρχουν, αλλά πάσχουν από πολλά μειονεκτήματα. Τα φυσικά υλικά συχνά λειτουργούν καλύτερα από τα συνθετικά για την επούλωση τραυμάτων, ενθαρρύνοντας τη χρήση βιολογικών προϊόντων που λαμβάνονται από δότες.
Σήμερα, τα πιο συνηθισμένα υλικά προέρχονται από χοίρους ή δέρμα ανθρώπινου πτώματος που έχει υποστεί επεξεργασία για την αφαίρεση κυττάρων. Ωστόσο, τα προϊόντα που προέρχονται από χοίρους μπορούν να προκαλέσουν ανοσολογικές απορρίψεις ή ευαισθησία. Οι ανθρώπινοι ιστοί δοτών είναι περιορισμένοι και συχνά προέρχονται από ηλικιωμένους δότες με χαμηλότερη αναγεννητική ικανότητα. Επιπλέον, η μεταβλητότητα μεταξύ των δοτών μπορεί να εισαγάγει ασυνέπειες και να οδηγήσει σε κακή μηχανική αντιστοίχιση με τον ιστό του ασθενούς, η οποία μπορεί να επιβραδύνει την επούλωση ή να προκαλέσει το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς να επιτεθεί στις δομές που προορίζονται να τον βοηθήσουν να επουλωθεί. Αυτές οι θεραπείες μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε ουλές.
«Όταν έχετε κύτταρα στο προϊόν σας, θα υπάρχουν πάντα προβλήματα», δήλωσε ο Δρ. Feng Zhao, καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Texas A&M. «Η αποστολή και η αποθήκευση μπορούν να εισαγάγουν κάθε είδους προβλήματα. Επειδή τα κύτταρα προέρχονται από δότες, το δέρμα είναι παλαιότερο και η αναγεννητική ιδιότητα μειώνεται. Άλλα προϊόντα λαμβάνουν βιολογικά υλικά από ζώα, αλλά υπάρχει πάντα ο κίνδυνος μεταφοράς παθογόνων ή ανοσολογικής απόρριψης».
Ο Zhao είναι μέλος μιας ομάδας που εργάζεται πάνω σε μια πιθανή λύση: έναν νέο επίδεσμο τραυμάτων που χρησιμοποιεί υλικά που δημιουργούνται από ανθρώπινα κύτταρα – χωρίς να συμπεριλαμβάνονται τα ίδια τα κύτταρα. Οι ερευνητές δημοσίευσαν πρόσφατα τα ευρήματά τους στο Acta Biomaterialia.
«Χρησιμοποιούμε ένα βιολογικό υλικό που προέρχεται από ανθρώπινα κύτταρα και ονομάζεται διαπλεκόμενη εξωκυτταρική μήτρα για αυτήν την αναγέννηση», δήλωσε ο Zhao. «Αν τα παράγετε αυτά από ανθρώπινα κύτταρα, υπάρχει μια απεριόριστη πηγή. Όταν χρησιμοποιείτε τροποποιημένα κύτταρα, έχετε μια πιο σταθερή ποιότητα».
Ο Zhao –σε συνεργασία με τους συναδέλφους καθηγητές βιοϊατρικής μηχανικής Δρ. Staci Horn και Jason George, μαζί με τους διδακτορικούς φοιτητές Archita Sharma και Dhavan Sharma– έχει αναπτύξει μια μέθοδο για να καθοδηγήσει τα κύτταρα που καλλιεργούνται στο εργαστήριο ώστε να κατασκευάσουν δομές ακριβώς όπως αυτές που βρίσκονται στο ανθρώπινο δέρμα.
«Παρέχουμε στα κύτταρα ένα πλαίσιο – σαν τα θεμέλια ενός σπιτιού», είπε ο Zhao. «Στη συνέχεια, ανταποκρίνονται σε αυτή τη δομή και χτίζουν το σπίτι. Αν τους δώσετε απλώς μια επίπεδη επιφάνεια, αναπτύσσονται τυχαία και δεν δημιουργούν την οργανωμένη δομή που χρειαζόμαστε. Δίνοντας τους ένα αρχικό πλαίσιο, τα καθοδηγούμε να κατασκευάσουν τη δομή που αναζητούμε».
Μόλις δημιουργηθούν οι δομές, οι ερευνητές μπορούν να αφαιρέσουν εντελώς τα ανθρώπινα κύτταρα που τις έχτισαν, εξαλείφοντας τον κίνδυνο βιομηχανικής ασυμβατότητας ή απόκρισης του ανοσοποιητικού συστήματος.
«Χρησιμοποιούμε απορρυπαντικά για να τα ξεπλύνουμε εντελώς. Τότε είναι απλώς βιολογικό», είπε ο Zhao. «Μόλις τα κύτταρα κατασκευάσουν τη δομή, τα διώχνουμε. Στη συνέχεια, έχουμε αυτή τη δομή εκεί για να οργανώσουμε τα κύτταρα στο σώμα. Τελικά θα αναδιαμορφωθεί και θα αντικατασταθεί από τον φυσικό ιστό. Απλώς έχουμε τη δομή εκεί για να οργανώσουμε τα κύτταρα του σώματος και να τα αφήσουμε να επισκευάσουν τη δομή. Το υλικό μας στη συνέχεια εξαφανίζεται σταδιακά και αντικαθίσταται από τον φυσικό ιστό».
Αυτά τα ανθρώπινα κύτταρα και το υλικό που παράγουν καλλιεργούνται επί του παρόντος σε εργαστηριακά τρυβλία, γεγονός που περιορίζει την παραγωγή και μπορεί να οδηγήσει σε μεταβλητότητα μεταξύ παρτίδων. Ο Zhao σχεδιάζει να αυξήσει την παραγωγή χρησιμοποιώντας βιοαντιδραστήρες ικανούς να παρέχουν το βασικό πλαίσιο και το κατάλληλο μηχανικό περιβάλλον, καθοδηγώντας τα κύτταρα να κατασκευάσουν ομοιόμορφες δομές. Αυτή η προσέγγιση θα επιτρέψει ταχύτερη παραγωγή και πιο συνεπή, τυποποιημένα υλικά.
