Medicina regenerativă Țesutul cultivat înlocuiește structurile complexe ale feței
Simm, Michael
În chirurgia plastic-reconstructivă, cerințele privind funcționalitatea, toleranța și rezultatele estetice sunt ridicate. Subiectul cercetărilor intensive este, de asemenea, potențialul de a imita neurogeneza in creier in vitro.
În fiecare an, aproximativ 13.000 de persoane din Germania dezvoltă carcinom pentru urechi, nas și gât. Majoritatea pacienților care trebuie să fie supuși unei intervenții chirurgicale faciale necesită ample reconstrucții funcționale și estetice. Dar, deoarece starea inițială nu poate fi restabilită de multe ori, în ciuda progreselor în chirurgia plastic-reconstructivă, este o nouă abordare terapeutică încercarea de a activa propriile mecanisme de regenerare ale corpului.
Creșterea în toate aspectele sale - Societatea oamenilor de știință și a medicilor germani în natură a făcut din acest subiect punctul central al celei de-a 125-a reuniuni de la Tübingen.
Un exemplu al relevanței practice a proceselor de creștere este medicina regenerativă. Scopul său este de a regenera celulele, țesuturile și organele în care procesele naturale sunt insuficiente pentru a restabili funcția normală, a spus Priv.-Doz. Dr. med. Hubert Lцwenheim de la Clinica pentru urechi, nas și gât de la Universitatea din Tübingen. Conceptele care sunt urmărite și, în unele cazuri, de asemenea, combinate unele cu altele includ implantarea de țesut bioartificial pe baza materialelor compatibile cu corpul și biodegradabile, stimularea diviziunii celulare a țesutului rămas cu factori de creștere și transplantul de celule folosind propriile celule stem ale corpului. Biomaterialele care pot funcționa în oasele distruse includ hidroxiapatita și fosfatul tricalcic, care sunt implantate în osul rămas și pe care celulele precursoare se pot coloniza și forma țesuturi noi. Așa-numitele proteine morfogenetice osoase (BMP), proteine semnal care stimulează celulele stem nediferențiate din măduva osoasă să se dezvolte în celule osoase și să formeze țesut nou pe materialul purtător, au un efect de susținere.
Unul dintre punctele culminante din acest domeniu a fost până acum construirea unei maxilare inferioare personalizate pentru un pacient în vârstă de 56 de ani care nu a putut mânca alimente solide timp de opt ani după ce a fost supus unei intervenții chirurgicale tumorale. O echipă condusă de Priv.-Doz. Dr. Dr. Patrick Warnke (chirurgie orală și maxilo-facială la Universitatea din Kiel) a modelat o nouă maxilară inferioară pe computer, care a fost formată dintr-o rețea de titan și umplută cu material de substituție osoasă, celule stem și BMP (Lancet 2004; Vol 364: 766-70). Această structură a fost apoi inserată într-un mușchi al spatelui timp de șapte săptămâni și în cele din urmă transplantată pe fața inferioară a bărbatului, care a fost foarte mulțumit de capacitatea de mestecat recâștigată. Comparativ cu o proteză convențională făcută din os din fibulă sau pelvis, noua metodă a condus la un disconfort mai mic la nivelul locurilor chirurgicale și la o estetică mai bună.
"Dar transplanturile încă nu se pot descurca fără materiale artificiale", a remarcat Lцwenheim. În plus, nu toate progresele sunt la fel de spectaculoase pe cât consideră unele mass-media: când pionierii din țesuturile americane Robert Langer și Joseph Vacanti au prezentat un șoarece de laborator în 1993 care părea să aibă o ureche umană crescând din spate, mulți au sărbătorit acest lucru ca o descoperire - și l-au trecut cu vederea că a fost „doar” o proteză plastică care fusese inoculată cu celule de cartilaj izolate și a cărei compatibilitate tisulară sub pielea animalului de test urma să fie testată. Încercările de transplant cu auricule reconstituite în acest mod nu au reușit, totuși, deoarece corpul a resorbit țesutul în câteva săptămâni.
Schimbarea dogmei: neuronii sunt, de asemenea, regenerate
Lцwenheim a numit producția de celule pluripotente induse (iPS) fără consumul de celule de ou sau embrioni, care a fost sărbătorită de revista de specialitate „Știința” drept „descoperirea anului 2008”, ca remarcabilă, dar a avertizat împotriva așteptărilor exagerate, având în vedere faptul că majoritatea acestor experimente au fost până acum doar în bucatele de cultură au avut loc. Cu toate acestea, Lцwenstein a fost optimist: „Medicina regenerativă promite să devină una dintre disciplinele cheie pentru biomedicină din secolul XXI”.
Prof. Dr. rer. nat. Magdalena Gцtz se ocupă de tema regenerării, în special în creierul adult. Șeful Institutului pentru Cercetarea Celulelor Stem de la Centrul Helmholtz din München și Departamentul de Genomică Fiziologică de la Universitatea Ludwig Maximilians din München urmărește clarificarea mecanismelor de bază ale specificării celulelor stem și dorește să utilizeze aceste cunoștințe pentru a repara celulele deteriorate din creier într-un mod țintit. . Faptul că celulele creierului nu mai pot fi înlocuite după leziuni au constituit o dogmă de zeci de ani, iar Gțtz și grupul ei de lucru au contribuit, de asemenea, la eliminarea acesteia. În 2007, Gцtz a primit Premiul Leibniz al Fundației Germane de Cercetare, în special pentru descoperirea ei că celulele gliale, care au fost întotdeauna considerate ca fiind doar „chitul” creierului, pot forma celule nervoase (neuroni) în circumstanțe adecvate și astfel pot funcționa ca celule stem.
Celulele gliale sunt, de asemenea, cel mai frecvent tip de celule din creierul adult și depășesc numărul de neuroni „reali” la șoareci de două până la trei ori, iar la oameni chiar de zece ori. În timp ce unele dintre ele - celulele gliale neurogene - alcătuiesc în continuare majoritatea celulelor nervoase din această regiune în timp ce cortexul cerebral se dezvoltă, alte celule gliale se limitează la reproducerea lor. Spre sfârșitul fazei de dezvoltare, celulele gliale neurogene se epuizează prin formarea a două celule nervoase într-o etapă finală de divizare. În acest moment celulele gliale rămase se transformă în astrocite în formă de stea. Numai în câteva regiuni ale creierului, cum ar fi hipocampul și zona subventriculară și la șoarecele din bulbul olfactiv, celulele gliale neurogene rămân așa-numitele celule stem neurale adulte. În aceste locuri, celulele gliale capătă proprietățile celulelor stem, și anume atât capacitatea de a se regenera, cât și de a se dezvolta în celule nervoase specializate.
În condiții fiziologice, celulele gliale nu formează neuroni noi în majoritatea regiunilor creierului. Cu toate acestea, se știe că după leziuni - cum ar fi o plagă înjunghiată în cortexul șoarecelui - astrocitele încep să se împartă și că, de asemenea, se diferențiază în acest proces. Gtztz și colegii ei au reușit acum să arate că unele dintre aceste astrocite sunt multipotente, adică pot forma diferite tipuri de celule dacă sunt păstrate în culturi celulare în anumite condiții. De asemenea, au identificat factorul de transcripție Olig2, unul dintre acele semnale care inhibă neurogeneza în zona țesutului cicatricial.
„Nu ar trebui să te aștepți la vindecări miraculoase”
Echipa a demonstrat deja mai devreme că un alt factor de transcripție (Pax6) este capabil să stimuleze celulele gliale să formeze celule nervoase imature după o leziune a creierului. Și abia recent a fost posibilă creșterea celulelor gliale din țesuturi care trebuiau îndepărtate în timpul operațiilor la pacienții cu epilepsie și stimularea formării de noi celule nervoase prin oprirea factorului de transcripție Mash1. Numărul absolut al acestor neuroni nou dobândiți este încă foarte mic, iar dovada că pot îndeplini o funcție fiziologică este încă în așteptare. „Nu ar trebui să vă așteptați la vindecări miraculoase”, a avertizat Gtztz. Dar, datorită noilor cunoștințe, obiectivul pe termen lung este de a se apropia puțin mai mult de a putea utiliza aceste procese terapeutic.
Michael Simm
A 125-a Adunare a Societății Oamenilor de știință și Medici germani în Tübingen: Creștere - escaladare, control și limite