Dr Justyna Drukała - Laboratorium Inżynierii Komórkowej i Tkankowej Zakładu Biologii Komórki na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego jest wynikiem długoletnich planów, które wreszcie udało się zrealizować. Pomysł był podyktowany koniecznością dostosowania warunków pracy tego typu laboratoriów do wymagań, przepisów stawianych przez Unię Europejską. Koszty tej inwestycji przekraczały możliwości wydziału w związku z tym, aplikowaliśmy o dofinansowanie tego przedsięwzięcia i rzeczywiście pracownia powstała dzięki funduszom, jakie otrzymał wydział w ramach 2 dużych projektów, „Małopolskie Centrum Biotechnologii” oraz „Biotechnologia Molekularna dla Zdrowia”.

Zaczęło się od…

Dr Justyna Drukała -Idea badań dotyczących hodowli komórek skóry ludzkiej zrodziła się w wyniku dyskusji p. prof. Włodzimierza Korohody, ówczesnego kierownika Zakładu Biologii Komórki i p. dr Kazimierza Cieślika, Ordynatora Oddziału Leczenia Oparzeń i Chirurgii Plastycznej Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego im. L. Rydygiera w Krakowie. Zadanie optymalizacji izolacji i hodowli ludzkich komórek skóry zostało mi powierzone w 1996 roku, badania rozpoczęły się w Zakładzie Biologii Komórki Instytutu Biologii Molekularnej UJ, przy al. Mickiewicza 3 i doprowadziły one do pierwszej udanej próby klinicznej ich wykorzystania w leczeniu trudno gojącej się rany podudzia w 1998r. To stało się podstawą do przygotowania pierwszego, wspólnego projektu, finansowanego przez Komitet Badań Naukowych, w którym uczestniczył także zespół p. prof. Jana Grochowskiego z Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Prokocimiu. W ramach tego projektu zakupiliśmy aparaturę niezbędną do prowadzenia hodowli komórkowych, a pierwsza pracownia, będąca filią Zakładu biologii Komórki, powstała w WSS im. Rydygiera w Krakowie. W 1999r. miało miejsce otwarcie tej pracowni, którą kierowałam do 2007roku. Od tego czasu na stałe współpracujemy z p. prof. Jackiem Puchałą i p. dr Kazimierzem Cieślikiem. W tym czasie w pracowni zrealizowaliśmy 3 projekty badawcze, w ramach których prowadzone były także próby kliniczne aplikacji komórek skóry w leczeniu ran oparzeniowych i trudno gojących się ran. Podjęliśmy także współpracę z Zakładem Angiologii II Kliniki Chorób Wewnętrznych CM UJ, gdzie razem z zespołem p. prof. Niżankowskiego aplikowaliśmy komórki pacjentom z przewlekłymi ranami podudzia. W tym czasie zaangażowaliśmy się także we współpracę z Centrum Leczenia Oparzeń w Siemianowicach Śląskich, gdzie uczestniczyłam w szkoleniach lekarzy w ramach kursów specjalizacyjnych, a także nadzorowałam organizację pracowni hodowli komórek i banku tkanek. Pracownia w Siemianowicach funkcjonuje już niezależnie, cieszymy się, że mogła skorzystać z naszych doświadczeń.

W ramach Małopolskiego Centrum Biotechnologii dokonano modernizacji pomieszczeń wydzielonych w Zakładzie Biologii Komórki, natomiast aparatura została zakupiona w ramach projektu „Biotechnologia Molekularna dla Zdrowia”. Oficjalne otwarcie pracowni miało miejsce 29 listopada 2010 roku.

Dr Justyna Drukała - W 2009 r. pozyskaliśmy kolejne środki na realizację projektu leczenia głębokich ubytków skóry z wykorzystaniem matrycy Integra DRT, a także projektu poszukiwania komórek macierzystych VSEL i badania ich potencjalnego udziału w regeneracji skóry. W tych projektach głównym naszym partnerem jest prof. Jacek Puchała, prof. Mariusz Ratajczak, koordynator ogólnopolskiego programu „Innowacyjne metody wykorzystania komórek macierzystych w medycynie”,  a także dr Andrzej Krajewski, ordynator Zachodniopomorskiego Centrum Leczenia Ciężkich Oparzeń w Gryficach. 

Z Dziecięcym Centrum Oparzeniowym Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Krakowie jesteśmy związani najdłużej, współpraca z prof. Puchałą, który wykorzystuje najnowsze rozwiązania w leczeniu oparzeń jest dla nas i dla mnie osobiście niezwykłym doświadczeniem i lekcją, pozwalającą zrozumieć istotę bardzo złożonego problemu, jakim jest choroba oparzeniowa.

Jaka jest specyfika prac realizowanych w Pracowni Inżynierii Komórkowej i Tkankowej?

Dr Justyna Drukała - Specyfika to hodowle ludzkich komórek pobranych od pacjenta, które później możemy temu pacjentowi przeszczepić, aby umożliwić szybszą i lepszą regeneracje jego tkanek i narządów. Jest to w wielu przypadkach klinicznych jedyna alternatywa leczenia ubytków tkanek, odtwarzania ich struktury. Jest to możliwe dzięki osiągnięciom naukowców w izolacji i hodowli komórek macierzystych, progenitorowych. Znamy też biologię procesu regeneracji tkanek, w związku z tym umiemy tymi procesami sterować in vitro, poza organizmem. Niejako podpatrując procesy regeneracyjne w tkankach, odtwarzamy te zjawiska in vitro, aby otrzymać fragmenty tkanki, które następnie możemy przeszczepić. Jest to niewątpliwie ogromna pomoc dla pacjentów, u których do samoistnej regeneracji dojść nie może.

Ta pracownia specjalizuje się w hodowli ludzkich komórek skóry. Nad tym zagadnieniem pracujemy już od 13 lat, a od 10 lat prowadzimy próby przedkliniczne i kliniczne aplikacji tych komórek pacjentom w leczeniu trudnych ran, w leczeniu oparzeń. Współpracujemy w tym zakresie z wieloma ośrodkami krakowskimi,  jak również z poza regionu. Laboratorium to jest w stanie przygotować hodowane komórki do przeszczepu dla 16 pacjentów w ciągu 12 dni, czyli w skali miesiąca dla ok. 40 pacjentów.

Pierwszą podstawową grupa pacjentów dla których dedykowane są niejako te nasze prace, są pacjenci z oparzeniami, ponieważ w wielu przypadkach te oparzenia są tak rozległe, że konwencjonalne metody są niewystarczające i jedynym ratunkiem są metody z zakresu inżynierii tkankowej. Na stałe współpracujemy z Dziecięcym Centrum Leczenia Oparzeń w Prokocimiu z Panem Prof. Jackiem Puchałą, oraz z Wojewódzkim Szpitalem Specjalistycznym im. L. Rydygiera w Krakowie i ordynatorem dr Kazimierzem Cieślikiem. Współpracujemy także z Zachodniopomorskim Centrum Oparzeń Ciężkich w Gryficach i ordynatorem dr Andrzejem Krajewskim. Tak naprawdę jesteśmy otwarci na kontakt z innymi ośrodkami. Jeśli tylko będziemy dysponować środkami na badania kliniczne w ramach naszych projektów, nigdy nie odmówimy dotarcia do pacjentów, którzy potrzebują naszej pomocy.

Druga grupa pacjentów to osoby z tzw. trudno gojącymi się ranami. Do trzeciej grupy odbiorców naszych usług należą pacjenci, którzy poddali się zabiegom z zakresu chirurgii estetycznej, plastycznej, gdzie również komórki przeszczepiane pacjentom maja wpływ na jakość i wygląd skóry.

Na czym polega wyjątkowość tej pracowni?

Dr Justyna Drukała - Jest ona jednym z najnowocześniejszych laboratoriów w Polsce zajmującym się hodowlą ludzkich komórek wykorzystywanych klinicznie.  W pracowni obowiązują wysokie standardy czystości powietrza i sterylności pomieszczeń i aparatury, co warunkuje bezpieczeństwo pracy z materiałem ludzkim zarówno ze względu na przygotowywany do przeszczepu materiał biologiczny, ale także ze względu na bezpieczeństwo pracy personelu. Obecnie jesteśmy w trakcie przygotowywania dokumentacji pracowni, która umożliwi nam ubieganie się o certyfikaty, dobrej praktyki laboratoryjnej GLP (Good Laboratory Practice) i dobrej praktyki wytwarzania, GMP (Good Manufacturing Practice), które uprawniają do wykorzystywania procedur zaawansowanych technologii inżynierii tkankowej. Wszystkie dotychczasowe próby kliniczne będące naszym udziałem odbywają się za zgodą Komisji Bioetycznej UJ.

Jak przebiega procedura hodowli komórek skóry do przeszczepu?

Dr Justyna Drukała - Pacjentowi pobiera się w warunkach ambulatoryjnych maleńki wycinek skóry (ok. 0,5 cm2) w znieczuleniu miejscowym. Ten wycinek trafia do pracowni, gdzie jest rejestrowany i następnie przenoszony do sterylnych pomieszczeń, gdzie rozpoczynamy procedurę enzymatycznego izolowania pojedynczych komórek z fragmentu tkanki. Komórki następnie umieszczamy w naczyniach hodowlanym i dostarczamy im pożywkę, która powoduje, że po pewnym czasie komórki zaczynają się dzielić. Dzięki temu, z tak małego wycinka skóry jesteśmy w stanie w ciągu 10 dni wyhodować ich tyle, aby pokryć ranę wielkości ok. 200 cm2. Po 10 dniach pobieramy wszystkie komórki z naczyń hodowlanych i mieszamy je z klejem tkankowym, powszechnie stosowanym w chirurgii. W takiej formie „żel komórkowy” jest transportowany na salę operacyjną i aplikowany na ranę w trakcie zabiegu.

W trakcie tych kilkunastu lat przeprowadziliśmy kilkadziesiąt prób klinicznych. W każdej z nich uczestniczyłam i dzięki temu mogłam bezpośrednio zetknąć się z chorobą oparzeniową i różnymi rodzajami ran, co z jednej strony dało mi rzeczywisty obraz złożoności problemu gojenia ran, a z drugiej było największą motywacją do pracy i starań o stworzenie takiego ośrodka, który mamy dziś do dyspozycji. Współpraca z klinicystami była i jest bardzo stymulująca, skutkuje formułowaniem nowych pytań i ciekawych sugestii, które później wspólnie rozwijamy w ramach projektów naukowych.

Wyniki naszych badań i prób klinicznych prezentowane są na wielu międzynarodowych konferencjach naukowych, a o ich jakości świadczyć może fakt, że znane, renomowane ośrodki zapraszają nas do współpracy. Metoda hodowli i aplikacji komórek skóry została już zoptymalizowana, cały czas prowadzimy hodowle i w ramach projektów naukowych przygotowujemy komórki do przeszczepów wszystkim, zgłaszanym przez współpracujące ośrodki pacjentom. 

Czy pracownia przeznaczona jest wyłącznie do hodowli komórek skóry?

Dr Justyna Drukała - W naszej pracowni nie będziemy się ograniczać do hodowli jedynie komórek skóry i odtwarzania tej tkanki, ponieważ to już robimy od ponad 10 lat i wydaje się, ze zoptymalizowaliśmy tę technikę. Następnym naszym celem jest pożądana przez ortopedów chrząstka, z którą jest wiele problemów. To także tkanka trudna do regeneracji więc nasze badania jak najbardziej mogą się przyczynić do polepszenia tej sytuacji. Badania rozpoczniemy najpierw na poziomie podstawowym i po optymalizacji hodowli przystąpimy prób klinicznych. Myślę, że w niedługim czasie sięgniemy także po inne tkanki, ponieważ biologia komórek macierzystych i progenitorowych, będących podstawowym narzędziem inżynierii tkankowej jest nam coraz bardziej znana i dzięki temu umiemy sterować procesami odtwarzania tkanek poza organizmem. Badania w tym zakresie rozwijają się bardzo dynamicznie na całym świecie i chyba można zaryzykować stwierdzenie, że medycyna regeneracyjna będzie powoli wypierać konwencjonalne metody terapeutyczne.

red. Blanka Majda