Η αναγέννηση του ανθρώπινου δέρματος αποτελεί εδώ και δεκαετίες μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της ιατρικής. Για ασθενείς με σοβαρά εγκαύματα ή τραύματα, η δυνατότητα δημιουργίας νέου, ζωντανού δέρματος δεν είναι απλώς ζήτημα αισθητικής, αλλά θέμα ζωής και θανάτου. Οι κλασικές μεταμοσχεύσεις λεπτών στρωμάτων επιδερμίδας από άλλα σημεία του σώματος αφήνουν μόνιμες ουλές και δεν επαναφέρουν πλήρως τη λειτουργία του δέρματος, καθώς η κρίσιμη στοιβάδα του χορίου, εκεί όπου βρίσκονται τα αιμοφόρα αγγεία και τα νεύρα, παραμένει ανενεργή.
Μια νέα επιστημονική πρωτοβουλία από τη Σουηδία υπόσχεται να αλλάξει τα δεδομένα. Ερευνητές του Linköping University ανέπτυξαν δύο προηγμένες μεθόδους τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης που μπορούν να δημιουργήσουν τεχνητό δέρμα με ενσωματωμένο αγγειακό δίκτυο. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Advanced Healthcare Materials και δείχνουν ότι η αναγεννητική ιατρική κάνει ένα αποφασιστικό βήμα προς τη δημιουργία ζωντανού ιστού, με πλήρη κυκλοφορία αίματος.
Ο επικεφαλής της έρευνας, Johan Junker, αναπληρωτής καθηγητής στο Linköping University και ειδικός στην πλαστική χειρουργική, εξήγησε τη δυσκολία του εγχειρήματος:
Το χόριο είναι τόσο περίπλοκο που δεν μπορούμε να το αναπαράγουμε πλήρως στο εργαστήριο. Δεν γνωρίζουμε καν όλα τα συστατικά του. Γι’ αυτό πιστεύουμε ότι μπορούμε να μεταμοσχεύσουμε τα δομικά στοιχεία και να αφήσουμε το σώμα να ολοκληρώσει τη διαδικασία.
Η πρώτη τεχνολογία που ανέπτυξε η ομάδα στηρίζεται σε ένα ειδικό βιομελάνι που ονομάστηκε μInk. Σε αυτό, κύτταρα ινοβλάστες καλλιεργούνται πάνω σε μικρούς κόκκους ζελατίνης και στη συνέχεια εγκλείονται σε γέλη υαλουρονικού οξέος. Με τη βοήθεια ενός 3D εκτυπωτή, οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν μια δομή δέρματος γεμάτη με υψηλή πυκνότητα ζωντανών κυττάρων.
Σε πειράματα με ποντίκια, τα τμήματα ιστού που εκτυπώθηκαν με το μInk εμφύτευσαν ζωντανά κύτταρα, τα οποία παρήγαγαν κολλαγόνο και συνέβαλαν στην ανακατασκευή του χορίου. Επιπλέον, στο μόσχευμα αναπτύχθηκαν νέα αιμοφόρα αγγεία, στοιχείο που δείχνει ότι δημιουργήθηκαν οι κατάλληλες συνθήκες για μακροχρόνια επιβίωση του ιστού.
Η σημασία των αιμοφόρων αγγείων είναι καθοριστική. Όσο κι αν καλλιεργηθούν κύτταρα σε ένα εργαστηριακό μοντέλο, χωρίς αγγεία δεν μπορεί να μεταφερθεί οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά σε όλα τα σημεία του ιστού. Έτσι, τα κύτταρα που βρίσκονται στο κέντρο πεθαίνουν, περιορίζοντας τη βιωσιμότητα του μοσχεύματος.
Για να αντιμετωπιστεί αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια δεύτερη μέθοδο που ονόμασαν REFRESH (Rerouting of Free-Floating Suspended Hydrogel Filaments). Η τεχνολογία αυτή βασίζεται στη χρήση νημάτων από υδροτζέλ, αποτελούμενων κατά 98% από νερό, τα οποία είναι πολύ πιο ανθεκτικά από τα συνηθισμένα υλικά. Μπορούν να δεθούν, να πλεχτούν ή να κοπούν χωρίς να χάσουν το σχήμα τους, ενώ διαθέτουν και ιδιότητες μνήμης, επιτρέποντάς τους να επανέρχονται στο αρχικό τους σχήμα μετά από παραμόρφωση.
Ένα ακόμη εντυπωσιακό χαρακτηριστικό είναι ότι τα νήματα αυτά μπορούν να διαλυθούν πλήρως με τη δράση ενός ειδικού ενζύμου, χωρίς να αφήνουν κανένα ίχνος. Στη θέση τους παραμένουν λεπτά, μακρόστενα κανάλια, τα οποία λειτουργούν σαν αγγεία μέσα στον τεχνητό ιστό. Έτσι, δημιουργείται ένα ευέλικτο και εξατομικευμένο δίκτυο κυκλοφορίας, που μπορεί να μεταφέρει οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά σε όλα τα κύτταρα του εκτυπωμένου δέρματος.
Η ομάδα του Linköping κατάφερε μάλιστα να σχηματίσει πολύπλοκα τρισδιάστατα δίκτυα πλέκοντας ή δένοντας αυτά τα νήματα. Στόχος τους είναι στο μέλλον να συνδυάσουν τη διαδικασία αυτή με αυτοματοποιημένα συστήματα, ώστε να επεκτείνουν αποδοτικά αγγειακά δίκτυα σε ολόκληρα τεχνητά όργανα.
Παρά την αισιοδοξία, οι προκλήσεις παραμένουν. Ο κίνδυνος φλεγμονής ή μόλυνσης σε ένα τραύμα είναι μεγάλος, και οι ερευνητές θα χρειαστεί να επαληθεύσουν προσεκτικά τις τεχνικές τους πριν περάσουν από το εργαστήριο στην κλινική πράξη. Παρόλα αυτά, οι εξελίξεις αυτές θεωρούνται καθοριστικές για το μέλλον της αναγεννητικής ιατρικής και ίσως ανοίξουν τον δρόμο για λύσεις που μέχρι χθες έμοιαζαν αδύνατες.
[via]
