Nr wniosku: 189132, nr raportu: 6353. Kierownik (z rap.): dr Anna

Nr wniosku: 189132, nr raportu: 6353. Kierownik (z rap.): dr Anna Monika Mikulska
Głównym problemem biomedycznym jaki został poruszony w prezentowanym projekcie badawczym są choroby układu
szkieletowego i nowoczesne metody opracowywane w celu uzupełniania rozległych lub niegojących się ubytków
kostnych. Obecnie liczbę przeprowadzanych przeszczepów kości szacuje się na około cztery miliony rocznie. Statystyki
te wskazują, iż kość jest drugą po krwi najczęściej przeszczepianą tkanką.Wzrastająca średnia długość życia, często brak
ruchu, niewłaściwe odżywianie, stres, nadmierne spożywanie alkoholu czy też palenie tytoniu stawiają przed współczesną
medycyną regeneracyjną poważne wyzwania. Metodami najczęściej wykorzystywanymi w ortopedii do terapii schorzeń
układu szkieletowego są przeszczepy auto- lub allogeniczne. Niestety, metody te posiadają liczne ograniczenia.
W związku z tym obserwuje się coraz większe zainteresowanie rozwojem innowacyjnych, ale jednocześnie skutecznych i
bezpiecznych alternatywnych strategii leczenia ubytków kostnych spowodowanych np. urazem, nowotworem, chorobą
zwyrodnieniową, wrodzonymi wadami szkieletu, złamaniami okołoprotezowymi czy też ubytkami kostnymi
wynikającymi z obluzowywania się protez. Strategie te coraz częściej bazują na ludzkich mezenchymalnych komórkach
macierzystych (hMSC), których wykorzystanie wydaje się bardzo obiecujące w lokalnym i systemowym leczeniu
schorzeń kości. Wymaga ono jednak opracowania metod szybkiego namnażania oraz stymulowania hMSC do
różnicowania w kierunku tkanki kostnej.W ramach omawianego projektu badawczego opracowano dwa typy
polimerowych podłoży do hodowli komórek hMSC. Wszystkie one oparte są na zastosowaniu żywicy diazoniowej i
polisacharydu posiadającego naładowane ujemnie grupy funkcyjne.
Pierwszym z nich są podłoża na bazie żywicy diazoniowej i pektyny otrzymane techniką warstwa po warstwie (LbL)
funkcjonalizowane powierzchniowo insuliną, którą immobilizowano metodą fotochemiczną zachowującą fizjologiczną
aktywność insuliny. Immobilizacja insuliny miała na celu stymulowanie osteogennej odpowiedzi hMSC. Jest to
niewątpliwie innowacyjna technika osadzania substancji biologicznie aktywnej na powierzchni podłoża, nie wymagająca
skomplikowanych i czasochłonnych procedur modyfikowania tej substancji. Pozwaliła ona na proste uzyskanie podłoży
osteoinduktywnych. Wykazano, iż podłoża na bazie żywicy diazoniowej i pektyny funkcjonalizowane insuliną stymulują
komórki hMSC do różnicowania w kierunku osteoblastów, a proces ten zależny jest od stężenia białka immobilizowanego
na powierzchni. Podłoża funkcjonalizowane insuliną w zakresie stężeń 12-36 µM wykazują znaczącą osteoindukcję.
Dodatkowo wykazano współdziałanie insuliny i czynnika rhBMP-2 w stymulowaniu różnicowania hMSC w kierunku
tkanki kostnej na podłożach pokrytych hormonem peptydowym.Drugim opracowanym materiałem są polimerowe
podłoża do hodowli komórek, stymulujące proliferację hMSC. Podłoża otrzymano techniką warstwa po warstwie na bazie
naturalnych polimerów –ı-karagenianu oraz polisacharydów: heparyny, siarczanu chondroityny i kwasu hialuronowego.
W celu uzyskania stabilnych, odpornych na działanie rozpuszczalników podłoży, usieciowano je naświetlając
promieniowaniem UV. Na otrzymanych podłożach przeprowadzono eksperymenty in vitro z wykorzystaniem komórek
hMSC, które wykazały, iż podłoża te sprzyjają adhezji komórek, a dodatkowo stymulują ich szybkie namnażanie.
Uzyskanie monowarstwy komórek hMSC na tych podłożach wiąże się ze znacznie krótszym czasem hodowli w
porównaniu ze standardowymi podłożami hodowlanymi, dostępnymi komercyjnie. Otrzymane wyniki wydają się być
bardzo obiecujące dla efektywnego i szybkiego namnażania dużej liczby autologicznych komórek szpikowych w
warunkach in vitro, wymagają nieznacznej ich gęstości początkowej, zatem potencjalnie pozwalają nie tylko skrócić czas
oczekiwania pacjentów na wspomagającą terapię, ale i przyspieszyć czas ich rekonwalescencji. Ponadto stwierdzono, że
monowarstwy komórkowe otrzymane na opracowanych podłożach nie wymagają trypsynizacji w celu oderwania
komórek od podłoża, ulegają one bowiem samorzutnemu oderwaniu, co może ułatwiać przenoszenie i wykorzystanie
populacji hMSC.