Oamenii de stiinta au dezvoltat un proces prin care pot induce celulele stem sa produca tesut osos. ADN-ul poate contribui la stimularea vindecarii osoase într-un mod localizat si tintit, de exemplu, dupa o fractura complicata sau dupa o pierdere severa de tesut în urma unei interventii chirurgicale. Acest lucru a fost demonstrat de cercetatorii de la universitatile Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) si Leipzig (Germania), Aveiro (Portugalia) si Institutul Fraunhofer pentru Microstructura Materialelor si Sistemelor IMWS din Halle (Germania). Acestia au dezvoltat un nou proces prin care acopera materialele pentru implanturi cu un biomaterial activat genetic care induce celulele stem sa produca tesut osos. Descoperirile au fost publicate în revista Advanced Healthcare Materials. Oasele reprezinta pentru oamenii de stiinta un exemplu fascinant al capacitatii organismului de a se regenera. Ele sunt capabile sa îsi recapete functionalitatea completa - chiar si dupa o fractura - datorita capacitatii lor de a forma tesut nou si rezistent la locul fracturii. „Cu toate acestea, atunci când vine vorba de fracturi complicate sau de pierderi majore de tesut, chiar si puterea de autovindecare a unui os este insuficienta”, explica profesorul Thomas Groth, seful grupului de cercetare în domeniul materialelor biomedicale de la Institutul de Farmacie al MLU. Potrivit acestuia, în astfel de cazuri, sunt necesare implanturi pentru a stabiliza osul, a înlocui parti ale articulatiilor sau a acoperi defecte mai mari cu materiale degradabile. Succesul unor astfel de implanturi depinde în mare masura de cât de bine sunt încorporate în os. În ultimii ani s-au depus eforturi sporite pentru a sprijini acest proces prin acoperirea implanturilor cu materiale bioactive pentru a activa celulele osoase si celulele stem mezenchimale. Celulele stem mezenchimale sunt capabile sa genereze diferite tipuri de tesut, însa activarea lor pentru a regenera în mod specific osul poate fi deosebit de dificila. În astfel de cazuri, o matrice extracelulara joaca un rol crucial. „Tesutul dintre celulele osoase este alcatuit, printre altele, din colagen si sulfat de condroitina”, explica prof. Groth. „Acesta poate fi replicat în mod artificial si aplicat pe suprafata implanturilor pentru a le face bioactive”, spune el. Acest lucru asigura o mai buna încorporare a implanturilor si este mai putin probabil sa fie respinse de organism. De asemenea, în matricea extracelulara artificiala pot fi adaugate medicamente si activatori pentru a stimula cresterea osoasa. Un astfel de activator este proteina BMP-2, care este deja utilizata în fuziunile coloanei vertebrale sau pentru a trata fracturile complicate, care nu se vindeca. Cu toate acestea, studiile au aratat ca doza mare de BMP-2 necesara poate duce la formarea necontrolata de tesut osos în muschiul înconjurator, precum si la alte efecte secundare nedorite. Cercetatorii din Halle, Leipzig si Aveiro propun, prin urmare, o procedura care stimuleaza celulele stem într-un mod mai bine directionat si care provoaca mult mai putine efecte secundare. Un lucru pe care se concentreaza aplicatia acestora este îmbunatatirea designului matricei extracelulare. Echipa internationala foloseste o tehnologie speciala, strat cu strat, pentru a aplica biomaterialul pe implant. Acest lucru le permite sa controleze compozitia, structura si proprietatile acesteia la nivel nanometric. „Este un proces sofisticat pe care l-am perfectionat la MLU în colaborare cu Fraunhofer IMWS”, explica prof. Thomas Groth. În loc sa încorporeze cantitati mari de BMP-2 direct în biofilm si sa riste o eliberare necontrolata, cercetatorii împacheteaza fragmente de ADN în nanoparticule lipidice care actioneaza ca niste containere de transport. Abia dupa ce implantul a fost introdus, ADN-ul migreaza în celulele tesutului osos si le stimuleaza sa produca BMP-2. Aceasta, la rândul sau, activeaza celulele stem care formeaza tesut osos. „Imitarea matricei extracelulare printr-o pelicula subtire de suprafata care devine functionala cu ajutorul nanoparticulelor reprezinta o piatra de hotar în cercetarea materialelor farmaceutice”, explica prof. Groth. Potrivit acestuia, ADN-ul poate fi eliberat într-un mod tintit si limiteaza stimularea cresterii tesutului, fara a provoca efecte secundare nedorite. Metoda este potrivita si pentru transportul ARN mesager (ARNm) si, astfel, extinde posibilitatile medicinei regenerative - nu numai în domeniul formarii oaselor, ci si pentru alte aplicatii terapeutice, spun autorii.
