Това, което доскоро звучеше като научнофантастичен сюжет, започва да се оформя в лабораториите на Гранада: изкуствена роговица, направена от люспи de peces общДалеч от това да е любопитство, това развитие се разглежда като възможен изход за хиляди хора, които днес зависят от трансплантация и наличието на донори.
Роговицата, прозрачната част в предната част на окото, няма кръвоносни съдове и се регенерира много слабо при тежко увреждане . Следователно, в тежки случаи единствената жизнеспособна опция остава замяната ѝ със здрава роговица от починал донор. В контекста на списъци с чакащи и недостиг на тъкани за трансплантация, работата на Университета в Гранада (UGR) и Биосанитарния изследователски институт ibs.GRANADA открива алтернатива, която, ако всичко върви добре, би могла да промени част от пейзажа на регенеративната офталмология в Испания, а по-късно и в Европа.
Биотъкан, разработена в Гранада, за регенериране на роговицата
Проектът, разработен в Група по тъканно инженерство към Медицинския факултет на UGRИма ясна цел: да се създадат импланти на роговицата, които точно имитират човешката роговицаНо без да разчитат на даряване на органи. За да постигнат това, екипът е избрал материал, едновременно обичаен и неочакван: рибени люспи. de peces като шаран, ципура или червеноперка, често срещани по пазарите и по рибните търговци.
Според изследователите, люспите притежават рядка комбинация от свойства: те са твърди, но същевременно гъвкави и прозрачни , и са съставени от протеини и структури, много подобни на тези на някои човешки тъкани. Тази отправна точка е позволила те да бъдат трансформирани в биоматериал, подходящ за тъканно инженерство , способен да служи като скеле за растежа на роговични клетки.
Екипът на UGR, който работи върху изкуствени тъкани като роговица, кожа и небце повече от две десетилетия , вече има предишен опит с биоизкуствени модели на роговица. В това ново развитие предизвикателството е да се направи още една крачка по отношение на биомимикрията, съвместимостта и механичното поведение , използвайки изобилен и евтин природен ресурс.
Резултатите, получени досега в културални блюда и животински модели, сочат в една и съща посока: имплантите са прозрачни, издържат добре на натоварванията на окото и не показват признаци на токсичност . При експерименталните животни материалът се е интегрирал в очната повърхност и е допринесъл за възстановяване на увредената структура на роговицата.
От пазара до чистата стая: как се произвежда роговица с люспи
Началната точка е толкова проста, колкото е позната: риба, закупена от местните пазари , за предпочитане възможно най-прясна. Оттам нататък процесът навлиза във високотехническа фаза. В лабораторията изследователите избират люспи с подходящ размер и форма и ги подлагат на специфичен протокол, за да елиминират всичко, което би могло да причини отхвърляне.
Люспите съдържат комбинация от полезни елементи и други, които са излишни. От полезната страна е ядрото , богато на колаген и други протеини, съвместими с човешката тъкан. От страната за еднократна употреба са рибните клетки, прикрепени към повърхността, и слой калциев карбонат , който осигурява допълнителна твърдост, но не е необходим за роговичния имплант.
За да изолират само желаната част, екипът прилага процес на деминерализация и децелуларизация , който комбинира различни реагенти, включително вид киселина, която премахва калция и отнася клетки от животински произход. След много месеци на усъвършенстване, те са постигнали стабилен протокол, който разкрива вътрешния скелет на люспите, чисто скеле, подходящо за приемане на човешки клетки.
След като биоматериалът е приготвен, той се измива старателно и се поставя в контролирани условия на култивиране. След това учените посяват роговични клетки от клетъчни култури, поддържани в лабораторията, върху тази матрица. С помощта на хранителна среда и растежни фактори, клетките образуват последователни слоеве върху люспата, създавайки структура, която много наподобява истинска роговица.
Резултатът е „сандвич“ от устойчив, прозрачен материал, покрит с роговични клетки , с организация на влакна и слоеве, напомняща оригиналната тъкан на човешкото око. На практика целта е имплантът да функционира като роговица: да пропуска светлината, да защитава вътрешността на очната ябълка и да не предизвиква тежки реакции на отхвърляне.
Кои риби са били тествани и защо шаранът печели точки
Преди да се съсредоточат върху един вид, изследователите проведоха тестове с различни често консумирани риби , включително сьомга, сардини, ципура и червеноперка. Всички те показаха сравнително добри резултати по отношение на клетъчния растеж и съвместимостта, което е очаквано, като се има предвид, че те са естествени продукти, а не синтетични пластмаси.
Въпреки това, при по-внимателно разглеждане на всяка опция, бяха открити значителни разлики. Някои люспи са по-прозрачни , други са донякъде по-устойчиви или по-лесни за работа по време на хирургическата процедура, а трети се открояват със своята биосъвместимост. След сравняване на физичните и биологичните параметри, екипът посочва, че люспите на шаран , от сладководна риба, предлагат най-добър общ баланс.
Това не означава, че други видове са изключени: средиземноморски риби като червеноперка и бяла ципура също показват интересен потенциал, особено за бъдещо производство, свързано с крайбрежието на Гранада. Успоредно с това групата е изследвала материали от други морски животни, като калмари, въпреки че в този случай резултатите не надминават тези, получени с люспи , и този подход е изоставен за приложения върху роговицата.
Отвъд селекцията на видове, ключът се крие във възможността за изобилно, възпроизводимо и устойчиво снабдяване . Рибените люспи са отпадъчен продукт, генериран в големи количества от риболовната индустрия и хранителната верига, и използването им за медицински цели би позволило достъпът до изкуствени роговици да бъде отделен от човешкото даряване.
При кои пациенти може да се използва и какви проблеми цели да реши?
Сериозните заболявания на роговицата остават основно предизвикателство за офталмолозите по целия свят. За разлика от кожата, която обикновено заздравява в рамките на дни или седмици, роговицата може да остане увредена в продължение на месеци или години след дълбока язва или перфорация. Поради липсата на кръвоносни съдове, способността ѝ за самовъзстановяване е много ограничена.
Изследователите предполагат, че в бъдеще първите кандидати, които ще получат тези роговици от люспи, вероятно ще бъдат хора с много тежки наранявания: хронични язви, травматични перфорации (например причинени от клони в провинцията) или напреднали патологии, които вече значително са компрометирали зрението и причиняват постоянна болка.
В момента тези случаи почти винаги се лекуват с трансплантация на роговица от починал донор . Въпреки че операцията обикновено дава добри резултати, тя зависи изцяло от наличието на тъкан в очните банки. Това води до списъци с чакащи и неравномерен достъп в зависимост от региона и обема на даренията.
С алтернатива, базирана на естествени биоматериали, целта би била да се намали зависимостта от човешко даряване и да се улесни получаването на навременно лечение за повече европейски пациенти, включително тези в испанската система за обществено здравеопазване. Тя не е предназначена като незабавен заместител на традиционните трансплантации, а по-скоро като допълнителен инструмент за разширяване на терапевтичните възможности.
Освен това, групата, базирана в Гранада, работи за обогатяване на тези модели с биоактивни фактори . Наред с други подходи, те включват вещества, съдържащи се в зехтина , които насърчават клетъчната пролиферация и диференциация, както и наночастици, които биха могли да носят антибиотици или растежни фактори . Идеята е, че изкуствената роговица не само ще замести увредената структура, но и ще осигури стимули, които ускоряват регенерацията.
Икономическо въздействие и ангажимент към кръговата икономика
Освен здравния аспект, този проект има и значително икономическо измерение. Рибните люспи представляват основна част от отпадъците от риболовната промишленост , като представляват много висок процент от общо генерираните отпадъци. Те обикновено се озовават на сметища или се използват в процеси с ниска добавена стойност, допринасяйки за замърсяването на почвата и водите.
Чрез трансформирането на този материал във високоценен клиничен ресурс , екипът на UGR съобразява работата си с подхода на кръговата икономика. Професор Ингрид Гарсон , която е инициатор на идеята за изучаване на люспите, подчертава, че това е достъпен, евтин страничен продукт с физически свойства, идеално подходящи за предназначението: прозрачност, достатъчна твърдост и степен на гъвкавост, която улеснява хирургическата манипулация.
В провинция като Гранада, където риболовът и аквакултурите са важни, но подлежат на ограничения и регулаторни промени , биомедицинското използване на тези отпадъци би могло да се превърне в допълнителен източник на доходи. Не става въпрос само за лабораторни изследвания, а за отваряне на вратата за потенциално сътрудничество между секторите на здравеопазването и риболова, ако моделът се утвърди на клинично ниво.
Проектът също така засилва ролята на Гранада като център за изследвания в областта на регенеративната медицина . Както Университетът в Гранада (UGR), така и ibs.GRANADA вече са постигнали няколко важни етапа, като например разработването на изкуствена кожа, имплантирана на повече от двадесет пациенти, и модел на изкуствено небце, тестван при деца, предоставяйки ценен опит в пренасянето на биотъкани от лабораторния плот до болничното легло.
Финансиране, фази на валидиране и реалистични срокове
Изследванията върху изкуствената роговица, изработена от кожни люспи, се подкрепят от финансиране от Здравния институт „Карлос III“ (ISCIII) , част от испанското Министерство на науката, иновациите и университетите, чрез проекти като PI23/00335 и други инициативи, съфинансирани от Европейския съюз в рамките на NextGenerationEU. Това публично финансиране засилва стратегическото значение на тази линия на изследване за здравната система.
По отношение на разработката, все още има дълъг път. Преди тези роговици да достигнат операционните зали, те трябва да преминат през строга поредица от фази : подробни in vitro анализи, проучвания върху животински модели, тестове в чисти помещения и накрая, регулирани клинични изпитвания върху хора . Всяка стъпка изисква демонстриране на безопасност, ефикасност и възпроизводимост в съответствие с европейските разпоредби за модерни терапии.
Предишният опит на групата служи като отправна точка: първата изкуствена роговица, разработена в Университета на Гранада, е достигнала клиничната практика за около десет години , докато изкуствената кожа и небце са били необходими между пет и седем години. С оглед на това, изследователите са уверени, че могат да съкратят сроковете, но предупреждават, че дори оптимистично, може да минат няколко години, преди тези импланти да станат достъпни за пациентите.
Успоредно с това екипът работи върху регулаторните аспекти, които са особено взискателни в Европа. Всяко подобрение, въведено в дизайна на тъканите – например добавяне на нови растежни фактори или промяна на производствения процес – изисква пълен преглед на разрешението, сякаш става въпрос за практически различен продукт . Това добавя време и сложност, но също така гарантира високо ниво на контрол, когато дойде време за клинично приложение.
Въпреки това, докладваният до момента напредък поставя този модел в люспеста роговица de peces като едно от най-поразителните предложения в европейската регенеративна офталмология. Ако успешно премине следващите етапи, то би могло да предложи допълнителна възможност там, където днес съществува само конвенционална трансплантация, като същевременно трансформира морските отломки в ключов компонент на медицината на бъдещето.
