Αναπτύχθηκε στο εργαστήριο «μίνι ήπαρ» που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεταμοσχεύσεις

Μοσχεύματα από βιομηχανικά κατασκευασμένο ηπατικό ιστό θα μπορούσαν στο μέλλον να αναλάβουν βασικές λειτουργίες του ήπατος και να ωφελήσουν χιλιάδες ανθρώπους που πάσχουν από ηπατική ανεπάρκεια.

Το ήπαρ είναι ένα από τα πιο σημαντικά όργανα του ανθρώπινου σώματος, καθώς εκτελεί εκατοντάδες ζωτικές λειτουργίες όπως η απομάκρυνση τοξινών, ο μεταβολισμός φαρμάκων και η παραγωγή πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για την πήξη του αίματος. Όταν όμως το ήπαρ καταρρεύσει η μοναδική οριστική θεραπεία είναι συνήθως η μεταμόσχευση, μια λύση που περιορίζεται από τη χρόνια έλλειψη διαθέσιμων μοσχευμάτων.

Μηχανικοί του MIT ανέπτυξαν τώρα ενέσιμα «μίνι συκώτια» τα οποία σε πειράματα σε ποντίκια παρέμειναν ζωντανά για τουλάχιστον δύο μήνες εκτελώντας πολλές από τις λειτουργίες ενός υγιούς ηπατικού ιστού.

«Τα αντιμετωπίζουμε ως δορυφορικά ήπατα. Αν μπορέσουμε να μεταφέρουμε αυτά τα κύτταρα στο σώμα, διατηρώντας παράλληλα το άρρωστο όργανο στη θέση του, θα μπορούσαμε να ενισχύσουμε τη λειτουργία του» δήλωσε η Σανγκίτα Μπάτια, καθηγήτρια Επιστημών Υγείας και Τεχνολογίας, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Πληροφορικής στο MIT καθώς και μέλος του Koch Institute for Integrative Cancer Research και του Institute for Medical Engineering and Science (IMES). Η Μπάτια είναι η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Cell Biomaterials».

Αποκατάσταση της λειτουργίας του ήπατος

Το ήπαρ εκτελεί περίπου 500 ζωτικές λειτουργίες από τον έλεγχο της πήξης του αίματος μέχρι την απομάκρυνση βακτηρίων από την κυκλοφορία και τη διάσπαση φαρμάκων. Πολλές από αυτές βασίζονται στα ηπατοκύτταρα, τα βασικά λειτουργικά κύτταρα του ήπατος.

Εδώ και περισσότερο από μία δεκαετία το εργαστήριο της Μπάτια αναπτύσσει μεθόδους αποκατάστασης της λειτουργίας των ηπατοκυττάρων χωρίς να απαιτείται μεταμόσχευση ήπατος. Μία από τις προσεγγίσεις είναι η ενσωμάτωση των ηπατοκυττάρων σε ένα βιοϋλικό, όπως μια υδρογέλη, όμως αυτή η μέθοδος εξακολουθεί να απαιτεί χειρουργική επέμβαση για την εμφύτευσή της.

Η απευθείας έγχυση ηπατοκυττάρων στο σώμα θα μπορούσε να αποφύγει την ανάγκη χειρουργείου. Στη νέα μελέτη οι ερευνητές επιδίωξαν να κάνουν αυτή τη μέθοδο πιο αποτελεσματική, προσφέροντας στα κύτταρα ένα ειδικά σχεδιασμένο περιβάλλον που θα τα βοηθά να επιβιώνουν, ενώ παράλληλα θα επιτρέπει στους γιατρούς να παρακολουθούν την κατάσταση του μοσχεύματος χωρίς επεμβατικές διαδικασίες.

Η λύση ήταν η συγχορήγηση των κυττάρων με μικροσφαίρες υδρογέλης. Οι μικροσκοπικές αυτές σφαίρες βοηθούν τα κύτταρα να παραμένουν συγκεντρωμένα και να συνδέονται ευκολότερα με τα γειτονικά αιμοφόρα αγγεία. Όταν είναι συσσωρευμένες συμπεριφέρονται σαν υγρό επιτρέποντας την έγχυσή τους με σύριγγα, ενώ μετά την τοποθέτησή τους στο σώμα επανέρχονται σε στερεή δομή.

Τα τελευταία χρόνια οι μικροσφαίρες υδρογέλης έχουν μελετηθεί για εφαρμογές στην επούλωση τραυμάτων, επειδή επιτρέπουν στα κύτταρα να μετακινούνται ανάμεσά τους και να δημιουργούν νέο ιστό. Στη νέα έρευνα, η ομάδα του MIT αξιοποίησε την ίδια τεχνολογία για να βοηθήσει τα ηπατοκύτταρα να σχηματίσουν ένα σταθερό μόσχευμα μετά την έγχυση.

«Χρησιμοποιήσαμε αυτή την τεχνολογία για να δημιουργήσουμε ένα ειδικά σχεδιασμένο μικροπεριβάλλον για τη μεταμόσχευση κυττάρων. Αν τα κύτταρα εγχυθούν χωρίς αυτές τις μικροσφαίρες, δεν ενσωματώνονται αποτελεσματικά στον οργανισμό. Οι μικροσφαίρες δημιουργούν ένα προστατευμένο περιβάλλον όπου τα ηπατοκύτταρα παραμένουν συγκεντρωμένα και συνδέονται πολύ πιο γρήγορα με την κυκλοφορία του αίματος» εξήγησε ο Κουμάρ.

Το ενέσιμο υλικό περιλαμβάνει επίσης ινοβλάστες, κύτταρα που υποστηρίζουν την επιβίωση των ηπατοκυττάρων και προάγουν την ανάπτυξη νέων αιμοφόρων αγγείων μέσα στο μόσχευμα. Σε συνεργασία με τη Νικόλ Χένινγκ, ειδική στην υπερηχογραφική απεικόνιση στο Koch Institute, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο καθοδηγούμενης έγχυσης με υπερήχους, ώστε το μείγμα να τοποθετείται με ακρίβεια στο σώμα. Η ίδια τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μετά την έγχυση για την παρακολούθηση της σταθερότητας του μοσχεύματος.

Στη συγκεκριμένη μελέτη, τα «μίνι συκώτια» τοποθετήθηκαν σε λιπώδη ιστό της κοιλιακής χώρας. Στο μέλλον, θα μπορούσαν να εγχυθούν και σε άλλα σημεία του σώματος, όπως ο σπλήνας ή περιοχές κοντά στους νεφρούς. Εφόσον το μόσχευμα διαθέτει επαρκή χώρο και καλή αιμάτωση τα ηπατοκύτταρα μπορούν να λειτουργούν όπως και εκείνα μέσα στο φυσιολογικό ήπαρ. «Στη μεγάλη πλειονότητα των ηπατικών παθήσεων το μόσχευμα δεν χρειάζεται να βρίσκεται δίπλα στο ίδιο το ήπαρ» σημείωσε ο Κουμάρ.

Μια πιθανή εναλλακτική στη μεταμόσχευση

Στα πειράματα σε ποντίκια, το μείγμα ηπατικών κυττάρων και μικροσφαιρών εγχύθηκε σε λιπώδη ιστό. Αφού σταθεροποιήθηκαν, τα κύτταρα σχημάτισαν μια πυκνή και σταθερή δομή. Με την πάροδο του χρόνου νέα αιμοφόρα αγγεία αναπτύχθηκαν μέσα στο μόσχευμα διατηρώντας τα ηπατοκύτταρα ζωντανά και λειτουργικά.

«Τα νέα αιμοφόρα αγγεία σχηματίστηκαν ακριβώς δίπλα στα ηπατοκύτταρα γεγονός που τους επέτρεψε να επιβιώσουν. Λάμβαναν τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά, λειτουργούσαν φυσιολογικά και παρήγαγαν τις πρωτεΐνες που αναμέναμε» αναφέρει ο Κουμάρ.

Τα κύτταρα παρέμειναν ζωντανά και συνέχισαν να απελευθερώνουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες στην κυκλοφορία του αίματος για οκτώ εβδομάδες, όσο διήρκεσε η μελέτη. Σύμφωνα με τους ερευνητές, το αποτέλεσμα αυτό δείχνει ότι η τεχνολογία θα μπορούσε στο μέλλον να αποτελέσει μια μακροχρόνια θεραπευτική επιλογή για ασθενείς με ηπατική νόσο.

«Πιστεύουμε ότι αυτή η τεχνολογία μπορεί να αποτελέσει μια εναλλακτική λύση στη χειρουργική επέμβαση, αλλά και να λειτουργήσει ως γέφυρα μέχρι να βρεθεί κατάλληλο μόσχευμα για μεταμόσχευση. Αν ο ασθενής χρειαστεί επιπλέον θεραπεία ή περισσότερα μοσχεύματα, η διαδικασία είναι πολύ πιο απλή από το να υποβληθεί ξανά σε χειρουργική επέμβαση» εξηγεί ο Κουμάρ.

Στην παρούσα μορφή της, η τεχνολογία πιθανότατα θα απαιτεί τη χορήγηση ανοσοκατασταλτικών φαρμάκων. Η ομάδα της Μπάτια εξετάζει ήδη τρόπους για να ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο, όπως η ανάπτυξη «αόρατων» ηπατοκυττάρων που δεν θα αναγνωρίζονται από το ανοσοποιητικό σύστημα ή μικροσφαιρών υδρογέλης που θα απελευθερώνουν τοπικά ανοσοκατασταλτικά φάρμακα μόνο στο σημείο του μοσχεύματος.

Naftemporiki.gr