Medycyna regeneracyjna poprzez zastosowanie hodowli komórkowych w połączeniu z nowoczesnymi rozwiązaniami inżynierii tkankowej umożliwia odbudowę zniszczonych struktur tkankowych, a także całych narządów. Naukowcy stale rozwijają nowoczesne metody służące takiej regeneracji, równocześnie udoskonalając już istniejące. Przyczynia się to do zwiększenia prawdopodobieństwa efektywnej regeneracji zniszczonych w przebiegu choroby struktur organizmu, oraz polepszenia życia pacjentów.

Medycyna regeneracyjna powiązana jest z tworzeniem sztucznych narządów bądź ich części oraz ich  implementacją do organizmu. Stosowane narzędzia obejmują dwie strategie terapeutyczne: zastosowanie żywych komórek oraz rozwiązań inżynierii tkankowej w oparciu o różne rusztowania i matryce zbudowane z biodegradowalnych komponentów, ułatwiające odbudowę zniszczonych tkanek.

Na przestrzeni tego roku sporo się działo w medycynie regeneracyjnej. Naukowcy opracowali oraz udoskonalili modele umożliwiające odtworzenie struktur tkankowych, w tym tworzenie trójwymiarowych konstrukcji w pełni odzwierciedlających naturalne narządy. Liczne artykuły naukowe prezentowały wykorzystanie w tym celu odmiennych typów komórek, substancji uczestniczących w tworzeniu rusztowań czy metod umożliwiających wydajne dostarczenie takich konstrukcji w miejsce uszkodzenia. Poniższe zestawienie prezentuje wybrane osiągnięcia w dziedzinie medycyny regeneracyjnej opublikowane w 2014 r.

Układ moczowy

W przypadku odtwarzania struktury nerek, możliwe jest użycie rusztowania dla tego narządu pochodzącego od organizmu zwierzęcego. Na taką konstrukcję pozbawioną komórek nakłada się struktury autologiczne lub allogeniczne, warunkujące odtworzenie trójwymiarowej struktury nerki oraz unaczynienia. Prezentowany model charakteryzuje się wyraźniejszym odzwierciedleniem przestrzennej struktury nerki, co zwiększa efektywność tego podejścia w regeneracji takiej struktury. W przypadku układu moczowego, opisano również wykorzystanie w celach rekonstrukcyjnych komórek macierzystych pochodzących z moczu (ang. urine-derived stem cells – USCs).

Narząd wzroku

Nowym podejściem w regeneracji rogówki jest zastosowanie zamienników macierzy zewnątrzkomórkowej, w postaci kolagenu typu III oraz pochodnych fosforylocholiny. Taka struktura zaopatrzona jest poza tym w zewnętrzną warstwę komórek nabłonkowych oraz fibronektynę warunkującą m.in. wzmocnienie całej struktury.

W literaturze naukowej pojawiły się badania wykorzystujące frakcję tkanki tłuszczowej w terapii retinopatii cukrzycowej. Badacze odkryli, iż zastosowanie tej technologii jest powiązane ze zmniejszoną ekspresją genów odpowiedzialnych za stan zapalny, a także zwiększonym przeżyciem i proliferacją komórek. Potwierdziło to, iż użycie komórek wyizolowanych z tkanki tłuszczowej umożliwia redukcję niszczenia komórek narządu wzroku związaną z hiperglikemią.

Układ mięśniowo-szkieletowy

Odtworzenie mięśni szkieletowych bada się obecnie przy zastosowaniu nowej metody dostarczania komórek do miejsca docelowego, w oparciu o siły magnetyczne służące akumulacji takich komórek. Jak wykazały badania, zastosowanie specyficznych cząsteczek miRNA wzmacnia proces regeneracji mięśni. Według naukowców, prezentowane badania pozwalają na efektywną regenerację tkanki mięśniowej, a także chrząstek, ścięgien, kości, nerwów powierzchniowych oraz struktur rdzenia kręgowego.

Układ krążenia

W przypadku odbudowy struktur układu krążenia, naukowcy z Instytutu Stosowanej Inżynierii Medycznej z Helmholz w Niemczech opracowali strukturę zastawki mięśnia sercowego, zbudowaną z fibryny oraz ludzkich komórek żyły pępowinowej. Kształtem przypomina ona rurowatą konstrukcję połączoną z  nitinylowym stentem w trzech punktach połączenia spoidłowego oraz wzdłuż linii obwodowej. Prezentowana przez naukowców konstrukcja tworzy tym samym trzy płatki zdolne do zapadania podczas zmiany ciśnienia wewnątrz serca.

Inne badania skupiły się na identyfikacji mechanizmu odpowiedzialnego za regenerację struktur mięśnia sercowego. Grupa naukowców odkryła iż miRNA99/100 oraz Let7 a/c oddziałując ze specyficznymi białkami docelowymi smarca5 i fntb, przyczynia się u Danio rerio do regeneracji kardiomiocytów. Ponadto, manipulacja in vivo tego mechanizmu w mysim modelu pokazała poprawę funkcjonowania serca po urazie.

Układ nerwowy

Nie można zapomnieć o wielkim sukcesie naukowców z Kliniki Neurochirurgii Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego we Wrocławiu pod kierownictwem prof. Włodzimierza Jarmundowicza oraz dr  Pawła Tabakowa, którzy przeprowadzili udany zabieg rekonstrukcji rdzenia kręgowego przy pomocy komórek węchowych wyizolowanych ze struktur mózgowych. Autologiczne komórki glejowe zostały pobrane z opuszki węchowej pacjenta i przeszczepione poniżej oraz powyżej miejsca uszkodzenia rdzenia kręgowego. Dwa lata po zabiegu pacjent z przeciętym rdzeniem kręgowym porusza się z pomocą sprzętu ortopedycznego. Przeprowadzone badania MRI wykazały zasklepienie luki pomiędzy obiema częściami rdzenia kręgowego. Ta zakończona sukcesem procedura daje nadzieję  osobom po wypadkach z uszkodzonym rdzeniem kręgowym.

Zastosowanie hodowli 3D

Kolejne podejście umożliwiające dokładne odtworzenie struktur zniszczonych tkanek czy narządów stanowią trójwymiarowe hodowle komórkowe. Ich zastosowanie umożliwia przestrzenne odtworzenie zniszczonych struktur, w sposób dokładniejszy niż w przypadku kultur 2D. Technologia 3D wykazuje możliwości zachowania komórek, tak jak w naturalnych warunkach tkankowych czy narządowych, przez co daje możliwości  wydajnej regeneracji narządów.