Sudėtingas biologinis procesas

Osteoartritas yra aktyvus ir sudėtingas biologinis procesas. Jo metu sutrinka kremzlės ląstelių – chondrocitų – veikla, ima irti jas supanti tarpląstelinė medžiaga, o sąnaryje įsivyrauja lėtinis uždegimas, ardantis audinį ir sukeliantis skausmą.

Nors šiuolaikinė medicina siūlo vaistų simptomams slopinti ar kraštutinę išeitį – sąnario endoprotezavimą, Lietuvos mokslininkai žengia inovatyvų žingsnį kurdami technologiją, kuri ne tik malšina simptomus, bet ir skatina pažeisto audinio regeneraciją iš vidaus.

Biologijos mokslų daktarė Ilona Uzielienė, turinti daugiau nei dvylikos metų patirties biomedicinos srityje, kartu su Kauno technologijos universiteto Cheminės technologijos fakulteto (KTU CTF) vyriausiuoju mokslo darbuotoju dr. Edvinu Krugly, bendradarbiaudami su Inovatyviosios medicinos centru (IMC), suvienijo jėgas ambicingam tyrimui. Jo tikslas – sukurti unikalų, biologiškai aktyvų karkasą, galintį paskatinti pažeistos kremzlės regeneraciją.

Gydomosios „pašto siuntos“

Tyrimo esmė slypi dviejų pažangių sričių – ląstelių biologijos ir medžiagų inžinerijos – sintezėje. Dr. I. Uzielienė daug metų tyrinėja mezenchimines stromos ląsteles (MSL) ir iš jų išskiriamas užląstelines pūsleles. Šios pūslelės yra ląstelių bendravimo priemonė ir tarpusavio signalų – aktyvių molekulių – perdavimo būdas, priklausomai nuo audinio būklės.

Tai lyg mikroskopinės pašto siuntos, pripildytos biologiškai aktyvių molekulių – baltymų ir, svarbiausia, mikroRNR. Šios mikroRNR veikia kaip genų raiškos reguliatoriai, galintys įjungti arba išjungti tam tikrus procesus ląstelėje gavėjoje.

Moksliniai tyrimai rodo, kad MSL išskirtos pūslelės, patekusios į pažeistą sąnarį, gali duoti komandą kremzlės ląstelėms atsinaujinti, sustabdyti jų senėjimą ir žūtį ir, kas ypač svarbu, perprogramuoti imunines ląsteles, sukeliančias uždegimą, į tas, kurios skatina gijimą.

Dr. I. Uzielienė yra viena iš šios srities specialisčių, pelniusi tarptautinį pripažinimą už savo tyrimus su menstruacijų kraujo kamieninėmis ląstelėmis. Šis šaltinis yra unikalus, nes ląsteles galima surinkti visiškai neinvaziniu būdu, jos pasižymi dideliu gyvybingumu ir, svarbiausia, mažesne atmetimo reakcijos rizika.

Karkasas reaguoja į judesį

Šias galingas, bet trapias pūsleles svarbu pristatyti tiksliai ten, kur jų labiausiai reikia, ir užtikrinti ilgalaikį jų poveikį. Šį iššūkį padeda spręsti  dr. E. Krugly, turintis patirties kuriant biomedžiagas. Pasitelkiant tokias technologijas kaip 3D spausdinimas ir elektrinis verpimas, kai elektriniu lauku iš polimero tirpalo suformuojami nanometro storio plaušeliai, kuriama struktūra, artima audiniams.

Tyrimo inovacija – biomimetinis principas. Karkasas savo architektūra ir mechaninėmis savybėmis preciziškai imituoja natūralią kremzlės struktūrą. Tai sukuria ląstelėms namų aplinką, leidžia joms geriau integruotis ir atlikti savo funkcijas.

Svarbiausia, kad karkasas yra jautrus mechaninei apkrovai. Į jį inkapsuliuotos užląstelinės pūslelės išlaisvinamos palaipsniui, reaguojant į natūralų sąnario judėjimą. Kiekvieną kartą, kai žmogus vaikšto ar lanksto sąnarį, karkasas tarsi kempinė išspaudžia nedidelę gydomųjų dalelių dozę tiesiai į pažeistą vietą.

Toks laipsniškas ir tikslingas išlaisvinimas yra gerokai pranašesnis už vienkartinę injekciją, nes užtikrina nuolatinį terapinį poveikį ir apsaugo pūsleles nuo per greito suirimo organizme.

Įkvepia ateities specialistus

Tokie pažangūs tyrimai, vykdomi universiteto laboratorijose, tiesiogiai prisideda prie KTU CTF vykdomos bakalauro studijų programos „Biomedicininių medžiagų industrija“ plėtros. Tyrimai yra integruoti į studijų procesą.

Šios programos studentai mokosi spręsti tarpdisciplininius biomedžiagų kūrimo ir taikymo uždavinius. Jie supažindinami su biomedicininių medžiagų sintezės ir jų savybių tyrimų metodais, gamtos išteklių perdirbimo į biomedicinines medžiagas technologijomis ir biologinių audinių sąveika su medžiagomis.

Pasaulinio lygio patirtis

Šie tyrimai nebūtų įmanomi be dr. I. Uzielienės sukaupto įdirbio. Mokslininkė stažavosi prestižiniuose pasaulio universitetuose Japonijoje, Airijoje, Jungtinėje Karalystėje ir Norvegijoje, yra parengusi daugiau kaip 30 mokslinių publikacijų, aktyviai dalyvauja svarbiausiose tarptautinėse mokslo draugijose.

Jos ekspertizė osteoartrito biologijos ir ląstelių terapijos srityje yra aukštai vertinama. Tai patvirtina ir jai pernai skirta prestižinė Lietuvos mokslų akademijos jaunųjų tyrėjų stipendija.

Nors kelias nuo laboratorijos iki paciento dar ilgas, šie KTU ir IMC vykdomi tyrimai teikia pagrįstos vilties, kad ateityje osteoartritą bus galima ne tik valdyti, bet ir efektyviai gydyti, atkuriant tai, kas pažeista.

Moksliniai tyrimai rodo, kad MSL išskirtos pūslelės, patekusios į pažeistą sąnarį, gali duoti komandą kremzlės ląstelėms atsinaujinti, perprogramuoti imunines ląsteles, sukeliančias uždegimą, į tas, kurios skatina gijimą.