Od wielu lat zajmuje się pani hodowlą komórek ludzkiej skóry. Obecnie hodowle te są prowadzone w Pracowni Inżynierii Komórkowej i Tkankowej w Zakładzie Biologii Komórki na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Proszę powiedzieć jaka jest skala tych hodowli? Ilu pacjentom miesięcznie jesteście państwo w stanie wyhodować komórki skóry?

Pracownia, w której obecnie pracujemy wyposażona jest w dwa inkubatory. W związku z tym liczba hodowli, które możemy prowadzić jest ograniczona. Komórki skóry dla jednego pacjenta przygotowujemy w ciągu 10 dni. Czyli gdyby dedykować jeden inkubator jednemu pacjentowi w ciągu miesiąca moglibyśmy przygotowywać komórki skóry do przeszczepu dla 6 pacjentów. Zazwyczaj jednak w jednym inkubatorze hodujemy skórę dla 3 pacjentów i w ciągu miesiąca bylibyśmy w stanie wyhodować komórki dla około 20 pacjentów. Jest to jednak maksymalna liczba i nigdy nam się nie zdarzyło żeby zapotrzebowanie zgłaszane przez szpitale było tak duże. Co prawda mamy dwa duże ośrodki w Krakowie, w Prokocimiu gdzie jest Dziecięce Centrum Oparzeniowe oraz Małopolskie Centrum Oparzeniowo-Plastyczne w Szpitalu Specjalistycznym im. Ludwika Rydygiera, ale są to ośrodki, które jednoczasowo przyjmują pięciu poważnie oparzonych pacjentów, a poza tym nie wszyscy pacjenci są kwalifikowani do zastosowania procedury przeszczepu hodowanych komórek.

Pracownia Inżynierii Komórkowej i Tkankowej funkcjonuje jako bank komórek, ale zgodnie z przepisami prawnymi nim nie jest. Proszę wytłumaczyć na czym to polega?

Trzeba sobie zadać pytanie czym jest bank komórek. W rozumieniu Polskiego prawa jest nim także pracownia, która trudni się izolacją i hodowlą komórek, które można zastosować do przeszczepu. Może to być opatrznie zrozumiane, ponieważ w naszym rozumieniu bank komórek jest to pracownia, w której się konserwuje i przechowuje tkanki i komórki po to, aby je potem przeszczepić. W rozumieniu Ustawy Transplantacyjnej  z 2005 roku jest to również miejsce, w którym komórki się przetwarza. I ten zapis  należy właśnie interpretować  w ten sposób iż hodowanie komórek to także ich przetwarzanie, a zatem  pracownia w której hoduje komórki też jest bankiem komórek. W tej ustawie zawarte są również wszelkie wytyczne, jakie musi spełniać taka pracownia aby uzyskać certyfikat banku komórek. Tylko certyfikowane pracownie mogą przygotowywać komórki do przeszczepu. My tej ustawnie nie podlegamy. Hodowle, które prowadzimy wykonywane są we współpracujących z nami jednostkami klinicznymi w ramach projektów naukowych. Pozwolenie na ich prowadzenie wydaje nam Komisja Bioetyczna Uniwersytetu Jagiellońskiego. Po uzyskaniu zgody realizujemy tę procedurę ze środków projektów naukowych.

Pracownia, w której obecnie prowadzimy hodowle została zaprojektowana dokładnie według wszystkich wytycznych i standardów, które są przewidziane dla placówki jaką jest bank komórek. Projekt naszej pracowni był konsultowany i zatwierdzony przez Krajowe Centrum Bankowania Tkanek i Komórek. Obecnie mamy w planach wystąpić o taki certyfikat banku komórek. Chcemy równolegle certyfikować obydwie pracownie, zarówno tę, w której obecnie pracujemy, jak i nowo powstającą pracownie w Małopolskim Centrum Biotechnologii.

NFZ chce wdrożyć procedurę aplikacji hodowanych komórek skóry u pacjentów z ciężkimi oparzeniami. Proszę powiedzieć jak miałoby to wyglądać?

Produkty inżynierii komórkowej, a zatem także hodowane substytuty tkanek to zaawansowane technologie medyczne i stosunkowo niedawno obszar ten został dostrzeżony przez Narodowy Fundusz Zdrowia i Ministerstwo Zdrowia. Technologie te są powoli implementowane do standardowych procedur medycznych refundowanych przez NFZ. Taka procedura od lat funkcjonuje na świecie, więc nie jesteśmy w tym oryginalni. W naszej Polskiej rzeczywistości do tej pory nie było mowy o refundowaniu przeszczepów komórkowych. Kilka lat temu Ministerstwo Zdrowia i Polityki Społecznej uznało wykorzystanie hodowanych komórek skóry ludzkiej jako procedurę uzupełniającą w leczeniu ciężkich oparzeń. Przygotowanie komórek do przeszczepów będą mogły wykonywać certyfikowane Banki Komórek.

Banki Komórek, które będą przygotowywały komórki do przeszczepów na zlecenie klinik nie są w stanie cenowo konkurować z Pracownią Inżynierii Komórkowej i Tkankowej. Czy to nie jest trochę tak, że dzięki grantom naukowym, które finansują tę procedurę stajecie się liderem na rynku?

W tym momencie realizując projekty naukowe, w których przewidziane są próby kliniczne przeszczepiania komórek  cenowo rzeczywiście jesteśmy bezkonkurencyjni. Idziemy z materiałem do kliniki i dosłownie za uśmiech pacjenta robimy przeszczep komórek. Oczywiście taka klinika musi współpracować z nami w ramach projektów naukowych. Natomiast prawdą jest, że środki takie są czasowe i może się zdarzyć, że nie będzie pieniędzy aby taką procedurę kontynuować. Inaczej sytuacja wygląda w przypadku certyfikowanych Banków Komórek. Szpital jest zobowiązany podpisać umowę z Bankiem Komórek i na jej podstawie zlecać procedurę hodowli komórek, która następnie jest refundowana w ramach środków jakie szpital pozyskuje z NFZ.

W Małopolskim Centrum Biotechnologii  (MCB) powstaje kolejna pracownia, w której możliwe będzie prowadzenie hodowli komórkowych. Czy nowe laboratorium już funkcjonuje? Czym różni się ono od starego?

Pomieszczenia są już gotowe i oddane do użytku. Obecnie jesteśmy na etapie kompletowania sprzętu. Myślę, że niebawem nowa pracownia powinna zacząć funkcjonować. Jeżeli chodzi o różnicę w stosunku do starej pracowni to jest to pracownia absolutnie bliźniacza. W sensie lokalowym, technicznym nie ma praktycznie żadnej różnicy. Oczywiście została ona stworzona w oparciu o nowsze, bardziej zaawansowane technologie w szczególności jeśli chodzi i ściany pomieszczeń. W starej pracowni są wykonywane techniką nakładania warstw lakierów, farb i tapet, w nowej ściany wykonane  są ze stali nierdzewnej. Taka technologia znaczenie ułatwia utrzymanie czystości.

Generalny zamysł jest taki, że w pracowni w MCB będziemy przygotowywać komórki do przeszczepów we współpracy z jednostkami klinicznymi. Dzięki temu w pracowni zlokalizowanej na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ będziemy mogli realizować projekty naukowe i szkolić studentów. Nie ukrywam, że dostępność pracowni  do celów dydaktycznych ogranicza się jedynie do magistrantów i doktorantów zaangażowanych w projekty realizowane w pracowni. A wiem, że młodzież chce się tego uczyć.

Kolejnym obszarem aplikacyjnym, który znalazł się w kręgu Pani zainteresowań jest regeneracja tkanki chrzęstnej. Skąd pomysł by zacząć zgłębiać ten temat?

Jak zwykle sprowokowali mnie lekarze. Świat medyczny ostatnio bardzo otworzył się na medycynę regeneracyjną, na wykorzystanie osiągnięć inżynierii tkankowej i lekarze sami szukają alternatywnych rozwiązań. 20 lat temu, gdy zaczynałam pracę z komórkami skóry z dużą nieufnością patrzyło się na to co biolodzy robią w laboratoriach. Kiedyś to my musieliśmy chodzić do klinicystów, zachęcać do podjęcia współpracy. Dziś oni przychodzą do nas. I tak właśnie parę lat temu doktor Artur Gądek, ordynator Oddziału Klinicznego Ortopedii i Rehabilitacji Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie zaproponował mi współpracę, której rezultatem ma być opracowanie skutecznej procedury przeszczepiania chondrocytów pacjentom. Ze Szpitala Uniwersyteckiego otrzymujemy materiał kliniczny z operacji ortopedycznych, gdzie usuwane są fragmenty tkanki chrzęstnej. Na tym materiale uczymy się izolować i hodować chondrocyty.

W tym roku złożyliśmy wspólny projekt dotyczący inżynierii tkanki chrzęstnej z Wydziałem Inżynierii Technicznej i Materiałowej Akademii Górniczo- Hutniczej, Instytutem Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Instytutem Fizyki Jądrowej PAN i właśnie Odziałem Klinicznym Ortopedii i Rehabilitacji Szpitala Uniwersyteckiego. Jest to zespół interdyscyplinarny i w moim odczuciu  jedynie taka współpraca na polu inżynierii tkankowej ma sens i szansę powodzenia. Takie interdyscyplinarne zespoły generują wiele ciekawych rozwiązań i pomysłów nie mających szans realizacji w pojedynkę.

Regeneracja tkanki chrzęstnej uważana jest za problematyczną m.in. z powodu chondrocytów, które podczas hodowli zmieniają swój fenotyp. Na jakim stopniu zaawansowania są badania prowadzone przez panią?

Chrząstka jest skomplikowaną tkanką. O ile komórki skóry są „przewidywalne” podczas prowadzenia hodowli i łatwe do namnażania, o tyle komórki tkanki chrzęstnej w trakcie hodowli tracą swoje cechy i nie produkują już tych substancji zewnątrzkomórkowych  typowych dla prawidłowych chondrocytów.

Literatura szeroko opisuje metody hodowli tych komórek, tak aby zachowywały swój fenotyp. Jednak jak to w nauce bywa, nie jest to takie proste. Od półtora roku stosujemy różne procedury aby zoptymalizować izolację i hodowlę ludzkich chondrocytów. Jest to bardzo ważne, ponieważ musimy mieć pewność, że komórki które będziemy przeszczepiać będą rzeczywiście chondrocytami, a nie komórkami tkanki łącznej, które utworzą bliznę po przeszczepie.

Powoli przymierzamy się do pierwszej próby klinicznej. Myślę, że zrobimy ją jeszcze w tym roku. Będzie ona wykonana w oparciu o technologie opisane w literaturze i już stosowane na świecie. Zabieg będzie polegał na wprowadzeniu zawiesiny komórek w miejsce uszkodzenia, ortoskopowo, bez otwierania stawu. Na razie musimy zacząć od powielenia tego co robią już inni, aby później w sposób bardziej przemyślany modyfikować i ulepszać te metody.

Czy medycyna regeneracyjna tkanki chrzęstnej ma szansę powtórzyć sukces hodowli skóry?

Gdybym w to nie wierzyła, nie robiłabym tego. Wiara w powodzenie tych badań jest  motorem napędowym w pracy.

W tej chwili niezależnie od tematu regeneracji tkanki chrzęstnej pojawia się wiele różnych propozycji. Niedawno podjęłam współpracę z III Katedrą Chirurgii UJ Collegium Medium. Jest to projekt stosowania komórek macierzystych mezenchymalnych, które izoluje się z tkanki tłuszczowej  pacjentów w celu zamykania przetok okołoodbytniczych. Jest to metoda już wdrażana na świecie. Wykonaliśmy już pierwsze próby izolacji i hodowli takich komórek. Zostały one również z powodzeniem aplikowane pacjentom.

Z perspektywy kilkunastu lat badań w obszarze medycyny regeneracyjnej co przyniosło pani największą satysfakcję?

Największą satysfakcję człowiek odczuwa gdy jego praca przynosi konkretny, wymierny efekt. W rozumieniu technologii jaką jest przeszczep komórek skóry jest to możliwość obserwowania regeneracji skóry po przeszczepie komórek. Często jestem pytana, ilu pacjentom wyhodowałam komórki do przeszczepów. Myślę, że nawet jeżeli w ciągu całej swojej kariery udałoby się wyleczyć  dwie rany to też byłaby to największa radość z mojej pracy, satysfakcja, że człowiek pomógł dwóm osobom. Z punktu widzenia naukowca praca nad czymś co bezpośrednio rzeczywiście działa i to w niewielkiej odległości czasowej jest bardzo napędzająca i stymulująca do dalszych działań.

Ważnym momentem było dla mnie również otwarcie Pracowni Inżynierii Komórkowej i Tkankowej w 2010 roku. Od zawsze było to moim marzeniem. Przed otwarciem pracowni prowadziłam hodowle komórkowe  w kilku miejscach. Najpierw w Szpitalu Specjalistycznym im. Ludwika Rydygiera, gdzie przy Oddziale Leczenia Oparzeń została utworzona pracownia, która jak się okazało w pewnym momencie, nie spełniała żadnych standardów i trzeba było ją zamknąć. Następnie przez 2 lata gościnnie hodowałam komórki w Polsko- Amerykańskim Instytucie Pediatrii, gdzie funkcjonuje bank komórek. Pomysł utworzenia Pracowni Inżynierii Komórkowej i Tkankowej został przyjęty bardzo entuzjastycznie zarówno przez władze Wydziału jak i Uczelni. Jednak po przeprowadzeniu wstępnych kalkulacji Uniwersytet Jagielloński nie mógł sobie pozwolić na taką inwestycję. Na szczęście pojawiły się wtedy środki unijne. Pracownia powstała w ramach projektu „Małopolskie Centrum Biotechnologii”.

Dziękuję za rozmowę

Zdjęcia ukazujące efekty aplikacji komórek skóry na ranę:

Rana przygotowana do zabiegu [Drukała et al. 2001, Cell Transplantation 10:765-77]

2 tygodnie po aplikacji komórek skóry [Drukała et al. 2001, Cell Transplantation 10:765-77]

3 miesiące po aplikacji komórek skóry [Drukała et al. 2001, Cell Transplantation 10:765-77]

Skład zespołu:

dr hab. Justyna Drukała

mgr Julia Borowczyk

mgr Eliza Zimoląg

mgr Aleksandra Zuber

Katarzyna Dziedzic