Fot. Zdjęcie pod mikroskopem preparatu z zasiedlonymi żywymi komórkami biorcy. Źródło: UJ

Zespół badaczy pod kierunkiem dr. Marcina Piejko z III Katedry Chirurgii Ogólnej Collegium Medicum UJ opracował nowy sposób uzupełniania ubytków tkanek miękkich powłok ciała z wykorzystaniem naturalnych procesów biologicznych organizmu. Ubytki takie mogą obejmować niektóre z tkanek miękkich, w tym skóry, tkanki podskórnej, mięśni, a także ściany przewodu pokarmowego. Ich przyczyny są różnorakie – obejmują następstwa urazów mechanicznych, oparzeń oraz rozległych operacji onkologicznych i radioterapii. Dokonane odkrycie pozwoli również przeprowadzać zabiegi modelowania sylwetki, w tym operacje plastyczne piersi.

Opracowana metoda bazuje na sposobie przetworzenia tkanki tłuszczowej dowolnego dawcy, a następnie przeszczepieniu uzyskanego preparatu w miejsce ubytku tkanki. Preparat ten – nazwany przez twórców adipoECM – jest dla organizmu traktowany jak rusztowanie, które zasiedlane jest przez własne komórki pacjenta, w tym również naczynia krwionośne. Naukowcy z Krakowa znaleźli sposób na pozyskanie takiego preparatu bezpośrednio z tkanki tłuszczowej, przy czym jej dawcą nie musi być ta sama osoba, której wszczepiany jest materiał, a każdy człowiek, co potencjalnie znacząco ułatwia stosowanie tej metody.

„Odczłowieczony tłuszcz”, czyli czysta macierz zewnątrzkomórkowa

Jak powstaje takie rusztowanie, na którym odbudowuje się żywa tkanka miękka? Punktem wyjścia do jego uzyskania jest tkanka tłuszczowa, która może pochodzić od dowolnego (zdrowego) dawcy, np. po zabiegu liposukcji. Taki materiał poddaje się procesowi decelularyzacji, czyli usunięcia z niego komórek dawcy. – Ważne są dla nas podstawowe składniki budulcowe tkanki, które występują powszechnie w tkance tłuszczowej w każdym organizmie. Niepożądane są natomiast wszelkie komórki żywe i martwe, jak również nośniki kodu genetycznego – nie tylko samego dawcy, ale wszelkich bakterii czy wirusów, które mogłyby znaleźć się w wyjściowym materiale. Wszczepienie takich związków do organizmu biorcy mogłoby wywołać silną reakcję immunologiczną. Organizm na pewno nie przyjmowałby takiego materiału jako przyjaznego i nadającego się do zasiedlenia swoimi komórkami – wyjaśnia dr Marcin Piejko, biotechnolog i lekarz z UJ.

Naukowiec podkreśla, że jednym z głównych elementów odkrycia jest sposób otrzymywania adipoECM, czyli wypracowanie procesów oczyszczania tłuszczu z niepożądanych związków, które przez organizm biorcy są identyfikowane jako czynniki obce (antygeny). Gdy takie związki zostaną wprowadzone do organizmu, uruchamiane są kaskady reakcji obronnych, które w rezultacie prowadzą do odrzucenia przeszczepu. – Wiemy, że tkankę tłuszczową u każdego człowieka buduje pewna uniwersalna grupa związków i białek, wspólna dla całego naszego gatunku. Poszukując rozwiązań na opracowanie takiego rusztowania, które byłoby akceptowane przez każdy organizm ludzki, zależało nam, by z materiału wyjściowego skutecznie usunąć wszystko, co nie jest uniwersalne. Tak powstał adipoECM, czyli całkowicie naturalny preparat, który potencjalnie nadaje się do przeszczepu w zasadzie u każdej osoby – dodaje dr Marcin Piejko. Preparat ten to tzw. macierz zewnątrzkomórkowa, w której skład wchodzą m.in. różne typy kolagenu, elastyna, fibrilina, fibronektyna, tenascyna i laminina.

Potrzeba dwóch miesięcy do odbudowy tkanki

Wynalazek przeszedł testy in vivo, które były przeprowadzane na myszach. Badania te wykazały, że w miejscu wszczepienia adipoECM w ciągu 60 dni następuje całkowita odbudowa tkanki łącznej, zaś operowane myszy nie wykazywały żadnych reakcji zapalnych. Oznacza to, że wszczepiona macierz zewnątrzkomórkowa została identyfikowana przez organizm zwierząt jako przestrzeń nadająca się do zasiedlenia. Powstały w niej żywe komórki i naczynia krwionośne wyłącznie z udziałem naturalnych sił organizmu biorcy. Naukowcy podkreślają, że jedną z głównych zalet opracowanej przez nich metody jest możliwość wykonywania małoinwazyjnych zabiegów rekonstrukcji tkanek oraz duży stopień kontroli tego, w jaki sposób organizm samodzielnie regeneruje ubytek, niejako wrastając w podane rusztowanie.

Teraz konieczne są badania kliniczne

Twórcy metody zwracają uwagę, że choć wyniki dotychczasowych badań są bardzo optymistyczne, opracowanego preparatu nie można jeszcze stosować w zabiegach medycznych u ludzi. Aby to się stało, konieczne jest przeprowadzenie badań klinicznych. Centrum Transferu Technologii UJ (CITTRU) zaczęło od zapewnienia ochrony własności intelektualnej zarówno dla preparatu adipoECM, jak i metody jego wytworzenia. Najbliższym krokiem ma być nawiązanie współpracy z partnerem branżowym lub inwestorem, który przeprowadzi procedury niezbędne do tego, aby adipoECM stał się nowym produktem medycznym dopuszczonym do powszechnego użytku. – Przed nami jeszcze długa droga, ponieważ testy kliniczne to kosztowny proces, który może zająć nawet kilka lat. Technologia ma jednak sporo zalet i kluczowe przewagi nad obecnie stosowanymi metodami regeneracji tkanki, więc mam przekonanie, że wkrótce nawiążemy współpracę z odpowiednim podmiotem i możliwie szybko wprowadzimy ten preparat na rynek – mówi dr Gabriela Konopka-Cupiał, dyrektor CITTRU UJ.

Badania zostały wykonane przez interdyscyplinarny zespół naukowców i studentów z Wydziału Lekarskiego UJ CM oraz Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ – biochemików (prof. Pawła Maka, mgr Elwirę Ligas), biologów komórki (prof. Justynę Drukałę, dr Alicję Hinz) i lekarzy (prof. Piotra Wałęgę, dr. Marcina Piejko). Pomysłodawcą i liderem projektu jest właśnie dr Marcin Piejko.

Jakie przewagi ma adipoECM nad metodami opartymi na przeszczepie tłuszczu (lipotransferze)?

1) Tłuszcz do zabiegu można pobrać od dowolnego dawcy – natomiast lipotransfer wymaga, by materiał wyjściowy pobrać od tej samej osoby, która będzie biorcą przeszczepu. Problemem może być jednak niedobór tkanki do autoprzeszczepu u biorcy. W przypadku adipoECM nie ma tego warunku.

2) Preparat po podaniu nie zmniejszy swojej objętości, ponieważ nie ma w nim komórek, które z czasem mogą obumrzeć. W lipotransferze przeszczepiane są fragmenty tkanki tłuszczowej z uszkodzoną siecią naczyń krwionośnych. Po zabiegu część przeszczepionej tkanki obumiera, zmniejszając efekt objętościowy. W przypadku adipoECM ten problem nie istnieje.

3) AdipoECM można długo przechowywać i produkować na zapas jako materiał uniwersalny – w przypadku lipotransferu nie jest to możliwe.

4) Korzystna relacja ceny preparatu w porównaniu do ceny implantów piersi – według wstępnych wyliczeń naukowców z UJ ekwiwalent preparatu adipoECM w porównaniu z implantami stosowanymi w operacjach modelowania piersi jest ok. 6-7 razy tańszy.

5) Szybkie przygotowanie – po otrzymaniu tkanki tłuszczowej (materiału wyjściowego) pozyskanie adipoECM zajmuje zaledwie 3 dni.