Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy z Instytutu Studiów Biologicznych Salk opracowali technikę, która pozwala bezpośrednio przekształcić komórki otwartych ran w nowe komórki skóry. Podejście bazuje na reprogramowaniu do stanu "macierzystopodobnego" (ang. AAV-based in vivo reprogramming).

Przyda się to w leczeniu różnych uszkodzeń skóry (np. stopy cukrzycowej i oparzeń), a także do przeciwdziałania skutkom starzenia czy badania nowotworów skóry.

Nasze obserwacje stanowią wstępny dowód na regenerację in vivo całej trójwymiarowej tkanki, takiej jak skóra, a nie jak wcześniej wykazano, tylko poszczególnych typów komórek - podkreśla prof. Juan Carlos Izpisua Belmonte.

Wrzody skórne są zazwyczaj leczone chirurgicznie; wrzód pokrywa się przeszczepioną skórą. Gdy jest on jednak wyjątkowo duży, lekarzom może być trudno pozyskać odpowiednią ilość skóry. W takich przypadkach izoluje się komórki macierzyste skóry i po etapie hodowli w laboratorium przeszczepia się je pacjentowi. Procedura ta nie zawsze jest jednak skuteczna i wymaga czasu, co może narażać życie chorego.

Izpisua Belmonte i Masakazu Kurita, który ma doświadczenie w chirurgii plastycznej, wiedzieli, że kluczowym krokiem gojenia ran jest migracja albo transplantacja podstawnych keratynocytów. Te macierzystopodobne komórki są prekursorami dla różnych typów komórek skóry. Niestety, duże rany, w których doszło do utraty licznych warstw skóry, nie mają już podstawnych keratynocytów. Nawet jeśli się goją, komórki namnażające się w tym rejonie biorą głównie udział w zamknięciu rany i stanie zapalnym, a nie odbudowie skóry.

Panowie chcieli więc sprawdzić, czy bez pobierania z ciała da się te inne komórki bezpośrednio przekształcić w podstawne keratynocyty. Chcieliśmy uzyskać skórę w miejscu, gdzie nie było skóry, od której można by zacząć - wyjaśnia Kurita.

By ustalić, co trzeba zmienić, reprogramując, naukowcy zaczęli od porównania poziomów białek w 2 typach komórek: zapalnych i keratynocytach. W ten sposób zidentyfikowali 55 czynników - białek i RNA - potencjalnie zaangażowanych w definiowanie unikatowej tożsamości podstawnych keratynocytów. Później metodą prób i błędów i na drodze dalszych eksperymentów zawęzili listę do 4 czynników, które mogłyby pośredniczyć w konwersji do keratynocytów.

Gdy miejscowo potraktowano nimi wrzody skórne myszy, w ciągu 18 dni rozwinął się tu nabłonek. Z czasem rozrósł się i połączył otaczającą skórę nawet w rozległych zmianach. Podczas testów molekularnych czy genetycznych 3 i 6 miesięcy później wygenerowane komórki zachowywały się jak zdrowe komórki skóry.

By zoptymalizować technikę, naukowcy planują kolejne badania. Chcą też przetestować dodatkowe modele wrzodów.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bandaż sprzyjający zrastaniu kości? Czemu nie. Takie właśnie rozwiązanie przetestowali na myszach naukowcy z Duke University. Bandaż wychwytuje i przetrzymuje w miejscu złamania sprzyjającą gojeniu adenozynę.
      Podczas testów bandaż pomagał przyspieszyć tworzenie kostniny oraz waskularyzację (unaczynienie) gojącego się złamania.
      W 2014 r. prof. Shyni Varghese sprawdzała, w jaki sposób biomateriały z fosforanu wapnia sprzyjają naprawie i regeneracji kości. Naukowcy z jej laboratorium odkryli, że ważną rolę w pobudzaniu wzrostu kości odgrywa adenozyna.
      W toku dalszych badań Amerykanie stwierdzili, że organizm "zalewa" okolice gojącego się złamania adenozyną. Niestety, te miejscowo wysokie stężenia są szybko metabolizowane. Varghese zaczęła się więc zastanawiać, czy podtrzymanie dużych poziomów adenozyny może wspomóc proces gojenia.
      Najpierw należało jednak rozwiązać pewien problem. Adenozyna występuje w niskich stężeniach w całym organizmie i odpowiada za wiele ważnych funkcji, które nie mają nic wspólnego z gojeniem kości. By uniknąć niechcianych skutków ubocznych, musieliśmy znaleźć sposób na zatrzymanie adenozyny w okolicy urazu, w dodatku w odpowiednim stężeniu.
      Mając to na uwadze, Varghese i Yuze Zeng zaprojektowali bandaż nakładany bezpośrednio na miejsce złamania, który zawiera sekwestrujące adenozynę cząsteczki boronianów. Później adenozyna jest powoli uwalniania (nie akumuluje się w innych miejscach).
      W ramach najnowszego studium wykazano, że porowate biomateriały z boronianami są w stanie "przechwycić" miejscowy napływ adenozyny po urazie. Następnie bandaże wychwytujące adenozynę gospodarza i bandaże wysycone adenozyną testowano u myszy ze złamaniem kości piszczelowej.
      Po ponad tygodniu u myszy z oboma rodzajami bandaży gojenie zachodziło szybciej niż u gryzoni z grupy kontrolnej (z bandażem bez adenozyny). Po 3 tygodniach u wszystkich zwierząt obserwowano gojenie, ale u myszy z bandażami terapeutycznymi proces tworzenia kości przebiegał sprawniej, widać też było większą objętość kości i lepszą waskularyzację.
      Autorzy artykułu z pisma Advanced Materials podkreślają, że wyniki pokazały, że sprawdzają się zarówno bandaże wychwytujące adenozynę gospodarza, jak i bandaże wcześniej nią wysycone. Można to będzie wykorzystać w leczeniu złamań związanych ze starzeniem i osteoporozą.
      Nasze wcześniejsze badania wykazały, że po złamaniach pacjenci z osteoporozą nie wytwarzają adenozyny. Teraz wyniki wstępnych testów sugerują, że opisywane bandaże mogą pomóc w dostarczeniu adenozyny potrzebnej do naprawy i uniknięciu ewentualnych skutków ubocznych - wyjaśnia Yuze.
      Varghese i Yuze snują plany dotyczące zastosowań. Myślą np. o bandażu, który po spełnieniu swojej roli (wygojeniu złamania) rozkładałby się w organizmie. W przypadku pacjentów z osteoporozą bandaże były zaś trwałe. Umieszczano by je w miejscach nawracających złamań i w razie potrzeby napełniano adenozyną. Amerykanom marzy się też żel (lubrykant) z adenozyną, który pomagałby zapobiegać urazom kości związanym z operacjami rekonstrukcji stawów czy wszczepianiem innych implantów.
      Mówiąc o przyszłości, naukowcy podkreślają, że czeka ich jeszcze dużo pracy. Bandaże muszą zostać ulepszone, tak by skuteczniej wychwytywać i przetrzymywać adenozynę. Musimy też, oczywiście, sprawdzić, czy uzyskamy podobne wyniki podczas badań na ludziach i czy bandaże nie będą wywoływać skutków ubocznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      To, czy rana, np. owrzodzenie cukrzycowe, goi się, czy jej stan się pogarsza, zależy od mikrobiomu. Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii stwierdzili, że z ranami, które się nie goją, są związane pewne szczepy gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus). Zidentyfikowali też inne pospolite bakterie, które mogą zarówno upośledzić, jak i usprawnić gojenie.
      Uzyskane wyniki sugerują, że monitorowanie mikroorganizmów z ran może zapewnić lekarzom informacje na temat tego, jakie terapie najlepiej zastosować.
      U części pacjentów z zespołem stopy cukrzycowej powstaną niegojące się rany. W najgorszych przypadkach konieczna będzie amputacja. Bywa, że przez neuropatię cukrzycową pacjent przez jakiś czas nie dostrzega rozwoju owrzodzenia. Obecne metody leczenia są niewystarczające, co oznacza, że chory żyje z niezagojonymi ranami przez wiele miesięcy, a nawet lat.
      [...] Ranom nie poświęca się tyle uwagi, co innym chorobom, a są one bardzo powszechne. Nasze badanie poprawia wiedzę o tym, jak bakterie upośledzają albo usprawniają gojenie - podkreśla prof. Elizabeth Grice.
      W ramach najnowszego studium Amerykanie posłużyli się sekwencjonowaniem DNA o wyższej niż dotąd rozdzielczości. Zidentyfikowali gatunki i podgatunki mikroorganizmów z przewlekłych ran i sprawdzili, jak się one mają do rokowań pacjentów. Z ran 46 chorych próbki pobierano co dwa tygodnie przez pół roku (albo do czasu amputacji czy wygojenia się rany).
      W większości wrzodów wykryto S. aureus. Chodzi jednak nie tyle o obecność gronkowców, co o występowanie pewnych konkretnych szczepów. Sekwencjonowanie DNA wykazało bowiem, że niektóre z nich występowały wyłącznie w ranach, które nie zagoiły się w trakcie półrocznego studium. Dalsze testy ujawniły, że szczepy "niegojenia" były lepiej wyposażone pod kątem powodowania uszkodzenia tkanek i wymykania się antybiotykom. Wyniki te udało się potwierdzić na myszach.
      Dla odmiany inna często występująca bakteria, Alcaligenes faecalis, wiązała się z szybszym gojeniem ran.
      Możliwe, że istnieją bakterie, które de facto korzystnie wpływają na rany. [...] Mamy nadzieję, że nasze badanie pozwoli w przyszłości identyfikować pacjentów z grupy ryzyka i doprowadzi do innowacji terapeutycznych, które są tak bardzo potrzebne - podsumowuje Grice.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Choć zdalne sterowanie komórkami, by przyspieszyć gojenie ran, nadal pozostaje w dziedzinie planów i marzeń, właśnie udało się zrobić duży krok w tym kierunku. Za pomocą bliskiej podczerwieni i wstrzykniętego nanourządzenia DNA udało się pokierować komórki macierzyste do miejsca urazu, co wspomogło regenerację mięśni myszy.
      Za ruch, namnażanie czy śmierć odpowiadają złożone szlaki sygnałowe. Gdy np. cząsteczki sygnałowe zwiążą się z receptorowymi kinazami tyrozynowymi (ang. receptor tyrosine kinases, RTK) na powierzchni komórki, uruchamiają parowanie receptorów i wzajemną fosforylację. Ten proces może z kolei aktywować inne białka, co ostatecznie prowadzi do ruchu czy wzrostu komórki.
      Hong-Hui Wang, Zhou Nie i zespół zastanawiali się, czy do komórek dałoby się wprowadzić nanourządzenie, które przeprogramowałoby system i spowodowało, że receptory ulegałyby aktywacji pod wpływem bliskiej podczerwieni, a nie cząsteczek sygnałowych. Naukowcy wybrali bliską podczerwień, bo przenika przez tkanki. Docelowym białkiem był jeden z receptorów RTK - MET.
      Naukowcy zaprojektowali cząsteczkę DNA, która wiąże się z dwoma receptorami MET jednocześnie, łącząc je i aktywując. By system reagował na światło, wiele kopii sekwencji DNA przyłączono do złotych nanopręcików. Po oświetleniu bliską podczerwienią nanorurki się rozgrzewają i uwalniają DNA, dzięki czemu może ono aktywować receptory.
      W ramach eksperymentu na myszach przyłączone do nanopręcików DNA wstrzyknięto w miejsce urazu. Zwierzęta naświetlano przez kilka minut bliską podczerwienią. Po 3 dniach okazało się, że u zwierząt z grupy interwencyjnej zaszła silniejsza migracja komórek, a mięsień w większym stopniu się zregenerował.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) powstał mobilny system biodrukowania skóry, dzięki któremu można nadrukować dwuwarstwową skórę bezpośrednio na ranę.
      Unikatowym aspektem tej technologii jest mobilność systemu i [...] możliwość skanowania i mierzenia ran na miejscu, tak by odłożyć komórki dokładnie tam, gdzie są potrzebne, by utworzyć skórę - podkreśla prof. Sean Murphy.
      Po pobraniu biopsji zdrowej tkanki izoluje się fibroblasty i keratynocyty. Następnie komórki trafiają do hodowli. Fibroblasty wytwarzają macierz pozakomórkową i kolagen, zaś keratynocyty są dominującymi komórkami naskórka.
      Jak wyjaśniają autorzy publikacji z pisma Scientific Reports, komórki miesza się z hydrożelem i umieszcza w biodrukarce. Zintegrowana technologia obrazowania (urządzenie do skanowania rany) przekazuje dane do oprogramowania. Dzięki temu głowica dostarcza komórki dokładnie tam, gdzie są potrzebne.
      System przetestowano, drukując skórę w modelach przedklinicznych. Kolejnym krokiem mają być testy na ludziach. Obecnie w leczeniu ran i oparzeń stosuje się przeszczepy. Często jednak pozyskanie odpowiedniej ilości materiału bywa trudne. Pewnym rozwiązaniem jest pobranie skóry od dawcy, w tym przypadku istnieje jednak ryzyko odrzutu i powstania blizny.
      Organizując front robót, własne komórki pacjenta [z biodrukarki] aktywnie przyczyniają się do gojenia [...]. Choć istnieją inne rodzaje produktów do gojenia i zamykania ran, nie przyczyniają się one bezpośrednio do powstawania skóry - podsumowuje dr James Yoo.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...