ΑΝΑΠΤΥΣΣΟΝΤΑΣ ΝΕΑ ΟΡΓΑΝΑ - ΤΟ ΘΑΥΜΑ ΤΗΣ ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ


Η Αναγεννητική Ιατρική πιστεύεται ότι μπορεί να μεταβάλλει δραστικά τον τρόπο άσκησης της Ιατρικής για την αντιμετώπιση διαφόρων ομάδων παθολογικών καταστάσεων. Σε αυτές περιλαμβάνονται ο τομέας των μεταμοσχεύσεων οργάνων, η αποκατάσταση των σοβαρών τραυμάτων γενικά αλλά και των κακώσεων του μυοσκελετικού συστήματος ειδικότερα, η θεραπευτική αντιμετώπιση του σακχαρώδους διαβήτη τύπου Ι, της καρδιακής ανεπάρκειας και διαφόρων εκφυλιστικών νοσημάτων, η αποκατάσταση των βλαβών του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος και η προσπάθεια αποτελεσματικής αντιμετώπισης του καρκίνου. Γενικά, οι μέθοδοι της Αναγεννητικής Ιατρικής αποσκοπούν στην επιδιόρθωση των κατεστραμμένων ιστών, συνήθως, με την εφαρμογή των αρχών της Ιστομηχανικής και τη χρήση βλαστικών κυττάρων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μία ειδική ιατρική συσκευή αποτελεί τμήμα της θεραπευτικής διαδικασίας.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ο ανθρώπινος οργανισμός εμφανίζει μία έμφυτη τάση να επουλώνει τα τραύματα και να αντιμετωπίζει τα νοσήματα, σύμφωνα με διάφορους μηχανισμούς. Η Αναγεννητική Ιατρική είναι ένα αρκετά σύγχρονο πεδίο εφαρμογών, που βασίζεται στην πραγματοποίηση μελετών προς δύο κατευθύνσεις: α) την αξιοποίηση ή ακόμα και την επιτάχυνση αυτής της έμφυτης αυτο-θεραπευτικής δυναμικής του οργανισμού σε κλινικά πλαίσια και β) τον προσδιορισμό εκείνων των θεραπευτικών προσεγγίσεων, που θα μπορούσαν να δράσουν επιβοηθητικά στις εγγενείς διαδικασίες αυτο-ίασης του οργανισμού. Οι διαδικασίες αυτές λαμβάνουν χώρα στο επίπεδο εργαστηριακών πρακτικών (in vitro), αλλά και σε συνθήκες λειτουργούντος οργανισμού (in vivo). Κάθε νέα θεραπευτική προσέγγιση υπόκειται σε μία σειρά βελτιώσεων και ελέγχων, πριν καταστεί διαθέσιμη για τους ασθενείς σε κλινικό πλαίσιο, οι οποίες μπορεί να διαρκέσουν από αρκετά έτη έως πολλές δεκαετίες. Εφόσον μία προσέγγιση αποδειχθεί ότι είναι αποτελεσματική και ασφαλής στις προκλινικές μελέτες, κατόπιν αξιολογείται σε μία μελέτη με μικρό αριθμό συμμετεχόντων (κλινική μελέτη). Στις επόμενες φάσεις των κλινικών μελετών, με την προϋπόθεση ότι επιβεβαιώνεται η αποτελεσματικότητα και η ασφάλεια της μεθόδου, ο αριθμός των συμμετεχόντων στη μελέτη αυξάνεται. Σε συνθήκες λειτουργούντος οργανισμού, πραγματοποιούνται μελέτες και κλινικές δοκιμές, που αποσκοπούν – κυρίως – στο να ενεργοποιήσουν το αυτο-θεραπευτικό δυναμικό οργάνων με βλάβες, που προηγουμένως θεωρούνταν μη ιάσιμες. Ήδη, διάφορα ερευνητικά κέντρα παγκοσμίως εφαρμόζουν θεραπευτικές προσεγγίσεις, οι οποίες βασίζονται στις αρχές της Αναγεννητικής Ιατρικής. Ενδεικτικά αναφέρονται τα Ινστιτούτα McGowan και Wake Forest στις Ηνωμένες Πολιτείες, το Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας (ΗΠΑ) με αντικείμενο την Αναγεννητική Ιατρική, το Ινστιτούτο του Αμερικανικού Στρατού για την έρευνα στον τομέα της Χειρουργικής και το Ινστιτούτο Κυτταρικής Θεραπείας – Ανοσολογίας Fraunhofer στη Λειψία της Γερμανίας.

ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ

Το κύτταρο αποτελεί τη βασική δομική και λειτουργική μονάδα της ζωής. Οι μονοκύτταροι οργανισμοί εμφανίζουν μία εκπληκτική σειρά εξειδικεύσεων και δομικών χαρακτηριστικών, που τους επιτρέπουν να προσαρμοστούν στις απαιτήσεις του περιβάλλοντος. Αντίθετα, τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού σπάνια δρουν αυτόνομα. Συνήθως, βρίσκονται σε συνεχή αλληλεπίδραση με τα άλλα κύτταρα και την εξωκυττάρια ουσία που τα περιβάλλει. Επίσης, παρουσιάζουν υψηλό βαθμό δομικής και λειτουργικής εξειδίκευσης, συγκροτώντας διακριτές κυτταρικές ομάδες που καλούνται ιστοί. Οι δομικές και λειτουργικές διαφορές, μεταξύ των ιστών, είναι άμεσες συνέπειες κυτταρικών και εξωκυτταρικών φαινομένων. Έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτεταμένης μελέτης, ο προσδιορισμός εκείνων των παραγόντων, που καθορίζουν την εξειδίκευση και τη διατήρηση της ταυτότητας κάθε ώριμου κυττάρου, αλλά και του ιστού που – συνολικά – τα κύτταρα συγκροτούν. Είναι γνωστό ότι η μορφολογία και η λειτουργικότητα κάθε κυττάρου ή ιστού καθορίζεται γονιδιακά. Επίσης, ρυθμιστικά μόρια, που καλούνται αυξητικοί παράγοντες, επηρεάζουν τη διαφοροποίηση των κυττάρων, μεταβάλλοντας τις βιοχημικές τους λειτουργίας και ελέγχοντας τον ρυθμό πολλαπλασιασμού. Τα κύτταρα κάθε ιστού επικοινωνούν μεταξύ τους με την έκκριση αυξητικών παραγόντων. Μάλιστα, οι αυξητικοί παράγοντες δρουν ως σηματοδοτικά μόρια και κατά την αλληλεπίδραση διαφορετικών ιστών. Έχουν προσδιοριστεί περισσότεροι των 100 διαφορετικοί αυξητικοί παράγοντες στον ανθρώπινο οργανισμό. Σημειώνεται, επίσης, ότι η μη φυσιολογική σηματοδότηση μεταξύ των κυττάρων αποτελεί χαρακτηριστικό των κακοηθών νεοπλασιών. Η Αναγεννητική Ιατρική, τόσο σε επίπεδο ερευνητικό όσο και σε επίπεδο ήδη εφαρμοζόμενων θεραπειών, αποσκοπεί στην επανάκτηση της δομής και της λειτουργικότητας κατεστραμμένων ιστών και οργάνων. Κατά αυτή την έννοια, επιχειρεί να βελτιώσει τη θεραπευτική αντιμετώπιση των ασθενών, που πάσχουν από – έως σήμερα – ανίατα νοσήματα ή έχουν υποστεί τραυματισμούς με σημαντικό βαθμό αναπηρίας. Μάλιστα, καταβάλλονται προσπάθειες, ώστε οι ερευνητικές διαδικασίες να πληρούν τα χαρακτηριστικά που θα τους επιτρέψουν να αποτελέσουν εφικτές θεραπευτικές προσεγγίσεις σε κλινικό πλαίσιο. Συνοπτικά, περιλαμβάνουν την ανάπτυξη των μεθόδων της Ιστομηχανικής, την κατασκευή ειδικών συσκευών ή τεχνητών οργάνων και τον σχεδιασμό στοχευμένων κυτταρικών θεραπειών.

Η Ιστομηχανική βασίζεται στη συνδυασμένη χρήση κυττάρων και υλικών υπό την επίδραση ειδικών βιολογικών παραγόντων. Σύμφωνα με τους Langer και Vacanti, αποτελεί ένα διεπιστημονικό πεδίο, στα πλαίσια του οποίου εφαρμόζονται οι αρχές της Μηχανικής και των Επιστημών Υγείας για την ανάπτυξη δομών υποκατάστασης που διαφυλάσσουν, διατηρούν και βελτιώνουν τις λειτουργίες ιστών ή και ενός ολοκλήρου οργάνου. Η κατανόηση και η εφαρμογή των βιολογικών αρχών, που προσδιορίζουν τη λειτουργία των έμβιων οντοτήτων σε όλα τα επίπεδα οργάνωσης, για την ανάπτυξη τεχνητών υποκατάστατων (Biomimetics), αποτελεί μία από τις κατευθύνσεις της Ιστομηχανικής. Ο όρος «Λειτουργική Ιστομηχανική» αποδίδεται στους Van Mow και Savio Woo. Στις μελέτες αυτών των επιστημόνων βασίστηκε η αξιολόγηση της λειτουργικότητας των αναπτυσσόμενων – στο εργαστήριο – τεχνητών ιστών σε σύγκριση με αυτή των φυσιολογικών ιστών. Οι τεχνητοί ιστοί σχηματίζονται με τη χρήση ενός εκμαγείου, το οποίο συνήθως περιέχει ανθρώπινα κύτταρα πριν από την εισαγωγή του στο σώμα του ασθενούς.

Φυσιολογικά, η σύσταση της εξωκυττάριας ουσίας ποικίλλει από ιστό σε ιστό. Το εξωκυττάριο υγρό ενισχύει την επουλωτική διαδικασία του οργανισμού, καθώς περιέχει απαραίτητες δομικές και λειτουργικές πρωτεΐνες (π.χ. διάφοροι τύποι κολλαγόνου, αυξητικοί παράγοντες, δομικά μόρια). Επίσης, ουσίες του εξωκυττάριου υγρού, οι οποίες παράγονται κατά τη διαδικασία της επούλωσης, συμβάλλουν στην άμυνα έναντι των μικροβίων και στη δέσμευση δομικών μορίων για την αποκατάσταση της βλάβης. Το εξωκυττάριο υγρό έχει χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία βιολογικών εκμαγείων στα πλαίσια της Ιστομηχανικής. Προϊόντα, που περιέχουν εξωκυττάριο υγρό, αναπτύσσονται για την αντιμετώπιση των συνδεσμικών κακώσεων και της ακράτειας των ούρων. Όμως, σήμερα, τα προϊόντα αυτά αξιοποιούνται κυρίως για την υποβοήθηση της επούλωσης σοβαρών δερματικών βλαβών, όπως είναι τα εγκαύματα δευτέρου βαθμού και τα χρόνια έλκη σε έδαφος σακχαρώδους διαβήτη.

Σύμφωνα με την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ, ιατρική συσκευή ορίζεται κάθε προϊόν φροντίδας υγείας, το οποίο επιτυγχάνει τους πρωταρχικούς σκοπούς του χωρίς να μεταβολίζεται ή να εμπλέκεται σε χημική αντίδραση. Στις ιατρικές συσκευές ανήκουν μία ευρεία ομάδα προϊόντων, στην οποία περιλαμβάνονται οι συσκευές laser στη Χειρουργική, τα χειρουργικά ράμματα, οι βηματοδότες, τα αγγειακά μοσχεύματα, οι φακοί επαφής και τα ορθοπεδικά υλικά. Επίσης, στις ιατρικές συσκευές ανήκουν διαγνωστικά υλικά, όπως είναι τα αντιδραστήρια και τα άλλα εργαστηριακά υλικά για τη διάγνωση νοσημάτων ή φυσιολογικών καταστάσεων (π.χ. κύηση). Στον χώρο της Αναγεννητικής Ιατρικής, η εφαρμογή των σχετικών ιατρικών συσκευών γίνεται σε βραχυχρόνια ή μακροχρόνια βάση, ανάλογα με τον σκοπό. Για παράδειγμα, όσον αφορά τους καρδιολογικούς ασθενείς, η συσκευή κοιλιακής υποβοήθησης χρησιμοποιείται για περιορισμένο χρονικό διάστημα. Καθώς βελτιώνεται η τεχνογνωσία, οι ερευνητές αισιοδοξούν ότι θα μπορέσουν να αναπτύξουν περισσότερες συσκευές υποβοήθησης για όργανα, που παρουσιάζουν ανεπάρκεια. Επίσης, σε διάφορα ερευνητικά κέντρα μελετάται η δημιουργία τεχνητών οργάνων, με σκοπό την υποκατάσταση ιστών που έχουν υποστεί βλάβη ή καταστραφεί. Τα όργανα αυτά είτε είναι συνθετικές συσκευές (πλήρως τεχνητά όργανα), είτε αποτελούνται από συνθετικά και κυτταρικά τμήματα (βιοϋβριδικά όργανα). Δεδομένης της σχετικής ανεπάρκειας των μοσχευμάτων όλων των τύπων, αυτές οι συσκευές και τα τεχνητά όργανα μπορούν να επιτρέψουν την επιβίωση των ασθενών, έως ότου βρεθεί ένα συμβατό μόσχευμα. Μάλιστα, σε ορισμένες περιπτώσεις, θα ήταν δυνατό να αποτελέσουν και οριστική θεραπεία.

Τέλος, οι κυτταρικές θεραπείες εφαρμόζονται βάσει δύο γενικών στρατηγικών αντιμετώπισης των αντίστοιχων παθολογικών καταστάσεων. Σύμφωνα με την πρώτη στρατηγική, δίδεται η δυνατότητα στον οργανισμό να αντικαταστήσει τα κύτταρα, που καταστράφηκαν σε ένα τραυματισμό ή από ένα νόσημα (όπως είναι η νόσος Alzheimer). Παράλληλα, η δεύτερη στρατηγική αποσκοπεί στην παραγωγή από τα κύτταρα μίας ουσίας, η οποία βρίσκεται σε ανεπάρκεια (π.χ. ασθενείς με μυϊκή δυστροφία Duchenne).

ΒΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ

Τα βλαστικά κύτταρα αποτελούν μη εξειδικευμένα κύτταρα, τα οποία πολλαπλασιάζονται και μπορούν να διαφοροποιηθούν σε περισσότερο ώριμα κύτταρα με εξειδικευμένες λειτουργίες. Ο οργανισμός χρησιμοποιεί τα βλαστικά κύτταρα του σώματος, ώστε να επιδιορθώσει ενδεχόμενες βλάβες κατά τη διάρκεια της ζωής. Υπάρχουν πολλές πηγές βλαστικών κυττάρων. Αυτόλογα καλούνται τα βλαστικά κύτταρα, που λαμβάνονται από έναν οργανισμό και επανεισάγονται σε αυτόν, για κάποιο σκοπό. Αντίθετα, τα αλλογενή βλαστικά κύτταρα προέρχονται από άλλο άτομο του ίδιου είδους, οπότε είναι γενετικώς διαφορετικά από τα κύτταρα του λήπτη. Τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα λαμβάνονται από τον εσωτερικό κυτταρικό πληθυσμό της βλαστοκύστης. Η βλαστοκύστη σχηματίζεται σε ένα πολύ πρώιμο στάδιο της ανάπτυξης του εμβρύου. Τα κύτταρα αυτά πολλαπλασιάζονται με διαίρεση και είναι πολυδύναμα, δηλαδή μπορούν να διαφοροποιηθούν σε όλους τους κυτταρικούς τύπους που αποτελούν τον οργανισμό. Ο πολυδύναμος χαρακτήρας των εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων έχει επιβεβαιωθεί σε πειραματικά μοντέλα με πειραματόζωα (ποντίκια). Πολλοί ερευνητές υποστηρίζουν ότι και τα ανθρώπινα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα είναι πολυδύναμα. Τα βλαστικά κύτταρα, που λαμβάνονται από ενήλικα άτομα, παρουσιάζουν κάποιες διαφορές σε σχέση με τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα. Απομονώνονται από ώριμους ιστούς, είναι περισσότερο εξειδικευμένα σε σχέση με τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα και αποσκοπούν στη διατήρηση της ομοιοστασίας του οργάνου από το οποίο ελήφθησαν. Δηλαδή, τα αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα διαφοροποιούνται σε ώριμα κύτταρα του αίματος, τα ενδοθηλιακά βλαστικά κύτταρα σχηματίζουν αγγειακές δομές (αρτηρίες και φλέβες), ενώ τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα σχηματίζουν τον οστίτη, τον χόνδρινο, τον μυϊκό και τον λιπώδη ιστό ή διαφοροποιούνται σε ινοβλάστες. Ορισμένοι ερευνητές εξετάζουν την πιθανότητα να μην είναι απόλυτη η διαφοροποίηση αυτή, οπότε ένας τύπος ενήλικων βλαστικών κυττάρων θα μπορούσε να σχηματίσει ιστούς, εκτός των καθορισμένων τύπων της προηγούμενης ταξινόμησης. Για παράδειγμα, τα βλαστικά κύτταρα του μυελού των οστών, τα οποία πρωταρχικά θεωρούνται ως προδρομικά των κυττάρων του αίματος, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη άλλων οργανικών δομών. Τέλος, αποτελεί αντικείμενο εκτεταμένης επιστημονικής συζήτησης εάν τα κύτταρα, που λαμβάνονται από το ομφαλοπλακουντιακό αίμα, έχουν πολυδύναμο χαρακτήρα.

Η ικανότητα των βλαστικών κυττάρων να διαφοροποιούνται σε εξειδικευμένους κυτταρικούς τύπους αποτελεί τη βάση της πιθανής θεραπευτικής χρήσης τους για την αντιμετώπιση διαφόρων παθολογικών καταστάσεων. Πράγματι, με τη χρήση των κατάλληλων αυξητικών παραγόντων, είναι δυνατή η διαφοροποίηση ενός βλαστικού κυττάρου προς την κατεύθυνση του επιθυμητού κυτταρικού τύπου. Ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα είναι περισσότερο ευμετάβλητα σε σχέση με αυτά, που λαμβάνονται από ενήλικα άτομα. Ωστόσο, σε πολλές μελέτες, συνεχίζεται η προσπάθεια προσδιορισμού των κατάλληλων συνθηκών, που επιτρέπουν τη διαφοροποίηση εμβρυονικών βλαστικών σε εξειδικευμένα κύτταρα. Καθώς τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα αναπτύσσονται με ταχύ ρυθμό, οι ερευνητές πρέπει να είναι ιδιαίτερα προσεκτικοί ώστε να διαφοροποιηθούν πλήρως σε εξειδικευμένα κύτταρα. Σε αντίθετη περίπτωση, τα εναπομείναντα εμβρυονικά κύτταρα είναι δυνατό να αναπτυχθούν ανεξέλεγκτα και να σχηματίσουν όγκους. Επίσης, πρέπει να επιβεβαιωθεί ότι τα κύτταρα, που εισάγονται στον οργανισμό, δεν προκαλούν ανοσολογική απόκριση. Βέβαια, εφόσον τα κύτταρα προέρχονται από τον ίδιο τον οργανισμό, δεν είναι πιθανό ένα τέτοιο ενδεχόμενο.

Τα βλαστικά κύτταρα αξιοποιούνται κατά τη θεραπευτική αντιμετώπιση των κακοηθειών του αίματος και άλλων αιματολογικών διαταραχών (π.χ. ασθενείς με συγγενή ανοσοανεπάρκεια). Οι μελέτες των βλαστικών κυττάρων και των εφαρμογών τους, στην αντιμετώπιση και άλλων παθολογικών καταστάσεων, βρίσκονται σε προκαταρκτικό στάδιο. Ορισμένες διαδικασίες αξιολογούνται σε κλινικές μελέτες. Άλλες τεχνικές, που έχουν αναπτυχθεί σε μοντέλα πειραματόζωων, αποδεικνύεται ότι είναι επιτυχείς. Πολλοί ερευνητές θεωρούν ότι αποτελεί μόνο θέμα χρόνου, τα ευρήματα αυτά να αναπαραχθούν με ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα. Η έρευνα, στο πεδίο των βλαστικών κυττάρων, προσφέρει πρωτοποριακές δυνατότητες για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων αναφορικά με διάφορες κατηγορίες εκφυλιστικών νοσημάτων και καταστάσεων τραυματισμού των ιστών. Επίσης, επιχειρεί να δώσει απαντήσεις σε θεμελιακά ερωτήματα της Βιολογίας. Συγκεκριμένα, αποσκοπεί να διασαφηνίσει τα χαρακτηριστικά αυτών των κυττάρων, να προσδιορίσει τις κατάλληλες μεθόδους λήψης τους από ενήλικα άτομα και να σχεδιάσει τις αποτελεσματικότερες μεθόδους εφαρμογής τους σε κλινικό πλαίσιο. Επίσης, πρέπει να προσδιοριστεί ο απαιτούμενος αριθμός βλαστικών κυττάρων, που είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί σε κάθε περίπτωση, ώστε να προκύπτει θεραπευτικό όφελος. Ωστόσο, οι μελέτες, με τη χρήση εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων, παραμένουν αμφιλεγόμενες, δεδομένων των αντίθετων απόψεων σε σχέση με την ηθική και νομική υπόσταση του νέου οργανισμού σε πρώιμες φάσεις ανάπτυξης. Η κατάσταση αυτή έχει προκαλέσει την έκφραση αντικρουόμενων επιχειρημάτων, εντός και εκτός της επιστημονικής κοινότητας, σχετικά με τις δυνητικές βιολογικές και βιοϊατρικές χρήσεις των βλαστικών κυττάρων.

ΙΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ

Η πηγή των κυττάρων, που χρησιμοποιούνται στις εφαρμογές της Ιστομηχανικής, ποικίλλει. Κυρίως, επιλέγονται κύτταρα του ίδιου του ασθενούς, ώστε να μην υπάρχει κίνδυνος ανοσολογικής αντίδρασης. Όπως αναφέρθηκε, τα βλαστικά κύτταρα, που λαμβάνονται από ώριμους ιστούς (αίμα, οστά, μύες, αιμοφόρα αγγεία, δέρμα, τριχοθυλάκια, έντερο, εγκέφαλος, ήπαρ), είναι δυνατό να διαφοροποιηθούν στους τύπους των κυττάρων του ιστού από τον οποίο προέρχονται. Τα κύτταρα αυτά είναι δύσκολο να απομονωθούν, καθώς διακρίνονται δύσκολα από τα λειτουργικά κύτταρα των ιστών. Η διαδικασία απομόνωσής τους βασίζεται σε πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης, που αναγνωρίζονται ως μοριακοί δείκτες των βλαστικών κυττάρων. Ο προσδιορισμός επιπλέον μοριακών δεικτών και η βελτίωση των τεχνικών κυτταρικής απομόνωσης θα διευκολύνουν σημαντικά την εξέλιξη των εφαρμογών της Αναγεννητικής Ιατρικής. Σύμφωνα με τους Chen και Discher, τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα επηρεάζονται από τα μηχανικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντός τους. Συγκεκριμένα, διαφοροποιούνται σε κύτταρα του ιστού, που περισσότερο προσομοιάζει με τα χαρακτηριστικά του υλικού που αναπτύσσονται. Γενικά, φαίνεται ότι τα χημικά σήματα του περιβάλλοντος των βλαστικών κυττάρων καθορίζουν – σε σημαντικό βαθμό – τη διαδικασία της διαφοροποίησης. Όμως, οι ερευνητές αντιμετωπίζουν δυσκολία να κατευθύνουν τη διαφοροποίηση των εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων προς προεπιλεγμένους κυτταρικούς τύπους. Για την υπέρβαση αυτού του προβλήματος, μελετάται η χρήση υλικών με κατάλληλα χαρακτηριστικά και χημική σύσταση. Σε αυτό το πεδίο ερευνάται η αποτελεσματικότητα και ορισμένων μικρομοριακών ενώσεων, εκτός των σηματοδοτικών πρωτεϊνών. Επίσης, τα τελευταία έτη, έχει επιτευχθεί σημαντική πρόοδος στην παραγωγή κυττάρων, με ιδιότητες εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων, από ώριμους ιστούς (π.χ. κύτταρα δέρματος). Σύμφωνα με τους Yamanaka και Thomson, αυτό είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί με την επανα-ενεργοποίηση συγκεκριμένων γονιδιακών οδών. Η εισαγωγή τεσσάρων κυρίων ρυθμιστικών γονιδίων σε ώριμα κύτταρα του δέρματος οδηγεί στη μετατροπή τους σε εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ειδικών ιών. Δεδομένων, όμως, των κινδύνων, που εμπεριέχει η χρήση των ιών, μελετάται η επίτευξη του ίδιου αποτελέσματος βάσει άλλων προσεγγίσεων, που επιπλέον απαιτούν και την ενεργοποίηση μόνο ενός γονιδίου. Τα τροποποιημένα αυτά κύτταρα είναι δυνατό να αποτελέσουν εναλλακτική πηγή κυττάρων, για τις εφαρμογές της Ιστομηχανικής, σε σχέση με τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα.

Παλαιότερα, οι ερευνητές υπέθεταν ότι, για την ανάπτυξη ενός ιστού, αρκούσε η τοποθέτηση των κατάλληλων κυττάρων σε εγγύτητα μεταξύ τους. Έως ένα σημείο, αυτό αντικατοπτρίζει την πραγματικότητα. Όμως, αναγνωρίζεται πλέον η σημασία του κατάλληλου περιβάλλοντος και των χημικών αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στα κύτταρα και μεταξύ των κυττάρων και του περιβάλλοντος. Κάθε ιστός εκτελεί συγκεκριμένες λειτουργίες, τις οποίες οι τεχνητοί ιστοί θα πρέπει να είναι ικανοί να πραγματοποιήσουν. Ειδικά για σύνθετους ιστούς (π.χ. ηπατικός), όπου διάφοροι κυτταρικοί τύποι δρουν συντονισμένα, η μικροαρχιτεκτονική και η τοποθέτηση των κυττάρων στα τεχνητά υποκατάστατα θα πρέπει να αναπαράγουν τα χαρακτηριστικά των φυσικών ιστών, ώστε να εκτελούν τις ανάλογες λειτουργίες. Κατά τις πρώιμες μελέτες της Ιστομηχανικής χρησιμοποιήθηκαν εκμαγεία από διάφορα υλικά, που έτειναν να ικανοποιήσουν την τρισδιάστατη δομή των φυσικών ιστών. Διάφορες βελτιώσεις έχουν αυξήσει το επίπεδο της πολυπλοκότητας των τεχνητών ιστών και έχουν αναπαράγει το διακυτταρικό τους περιβάλλον με μεγαλύτερη πιστότητα. Για την επίτευξη αυτών των βελτιώσεων αξιοποιήθηκαν γνώσεις από διάφορα επιστημονικά και τεχνολογικά πεδία, στα οποία περιλαμβάνονται η τεχνογνωσία των εκτυπωτών ηλεκτρονικών υπολογιστών, η μελέτη της σύνθεσης ειδικών πολυμερών υλικών και η Νανοτεχνολογία. Γενικά, η δομή του εκμαγείου θα πρέπει να προσομοιάζει στη μορφή του ιστού, που πρόκειται να υποκατασταθεί. Τα φυσικά ή βιοδιασπώμενα – συνθετικά υλικά παρέχουν στα κύτταρα τη δομή στήριξης και τα βιοχημικά σήματα για την ανάπτυξη των τεχνητών ιστών. Δηλαδή, τα υλικά αυτά δρουν ως πλαίσια στήριξης κατά τη διαδικασία της αναγέννησης του ιστού, με τον ίδιο τρόπο που οι σκαλωσιές στηρίζουν τα υλικά κατασκευής ενός κτιρίου σε φάση ανοικοδόμησης. Σε ιδανικές συνθήκες, παρέχουν τα βέλτιστα επίπεδα στήριξης και χημικών σημάτων, ενώ – παράλληλα – αποδομούνται χωρίς συνέπειες για τον οργανισμό (όταν ολοκληρωθεί η αναγέννηση). Τυπικά, το εκμαγείο θα πρέπει να έχει αποδομηθεί και αντικατασταθεί από τον καινούργιο ιστό εντός ενός χρονικού διαστήματος μερικών μηνών στον οργανισμό του λήπτη.

Οι τεχνητοί ιστοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την υποκατάσταση οστικών ή χόνδρινων δομών και μαλακών ιστών (δέρμα, αγγεία, συμπαγή όργανα), που έχουν καταστραφεί εξαιτίας μίας νόσου ή ενός τραυματισμού. Χιλιάδες ασθενείς έχουν ωφεληθεί ήδη από τη χρήση των υποκαταστάτων δέρματος και χόνδρινου ιστού. Πάντως, δεν έχει ολοκληρωθεί η αξιολόγηση όλων των εφαρμογών σε εργαστηριακό επίπεδο, ενώ περίπου 25 θεραπευτικές διαδικασίες βρίσκονται σε φάση κλινικών μελετών. Σε αυτές περιλαμβάνεται η ανάπτυξη ουροδόχου κύστης, κερατοειδούς χιτώνα, βρόγχων και αιμοφόρων αγγείων. Σύμφωνα με τον Grekos, η επίτευξη της αναγέννησης κατεστραμμένων ιστών με την εμφύτευση βλαστικών κυττάρων σε αυτούς, οδήγησε στην ιδέα της ανάπτυξης τεχνητών οργάνων από βλαστικά κύτταρα του ίδιου του ασθενούς. Μάλιστα, η διαδικασία περιλαμβάνει τεχνογνωσία, που έχει αναπτυχθεί από τη NASA (National Aeronautic Space Association). Η πλέον επιτυχημένη εφαρμογή των αρχών της Ιστομηχανικής βασίζεται στα ευρήματα του Badylak και των συνεργατών του. Αυτή η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε την υποβλεννογόνια στιβάδα εντέρου ή ουροδόχου κύστης χοίρου για την κατασκευή του απαιτούμενου εκμαγείου. Περισσότεροι από 500.000 ασθενείς έχουν υποβληθεί σε θεραπεία, που αξιοποιεί αυτή την τεχνολογία. Αν και κάθε τύπος ιστού θα μπορούσε – θεωρητικά – να αναπτυχθεί, βάσει των αρχών της Ιστομηχανικής, πρέπει να αναγνωριστεί ότι οι διάφοροι ιστοί εμφανίζουν διακριτά χαρακτηριστικά, τα οποία διαφοροποιούν τις αντίστοιχες ερευνητικές προσεγγίσεις.

Τα τεχνητά υποκατάστατα δέρματος και χόνδρινων δομών αποτέλεσαν μία από τις πρώτες διαθέσιμες εφαρμογές της Αναγεννητικής Ιατρικής στην κλινική πράξη, λόγω των περιορισμένων απαιτήσεων σε εσωτερική αγγείωση αυτών των ιστών. Αντιθέτως, στους περισσότερους ιστούς, η εσωτερική αιμάτωση είναι εκτεταμένη, με αποτέλεσμα η δυσκολία διασφάλισης της παροχής αίματος να έχει αποτελέσει παράγοντα περιορισμού του μεγέθους των τεχνητών ιστών. Συνεπώς, πολλές μελέτες επικεντρώνονται στην ανάπτυξη αιμοφόρων αγγείων, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για την άρδευση των τεχνητών ιστών. Κάθε ιστός, ο οποίος έχει πάχος μεγαλύτερο των 100 μικρών (εκατομμυριοστά του μέτρου), χρειάζεται ένα αγγειακό σύστημα, ώστε κάθε κύτταρο να είναι αρκετά κοντά στα τριχοειδή για να προσλάβει το οξυγόνο και τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Έχουν αναπτυχθεί διάφορες προσεγγίσεις για τη δημιουργία αιμοφόρων αγγείων, τόσο εκτός όσο και εντός των ιστών. Πολλές τεχνικές βασίζονται στη βελτιωμένη κατανόηση των περιβαλλοντικών απαιτήσεων των ενδοθηλιακών κυττάρων, τα οποία σχηματίζουν τα τριχοειδή και επενδύουν εσωτερικά τα μεγάλα αγγεία, και την τεχνογνωσία κατασκευής δομών σε εξαιρετικά μικρή κλίμακα. Για τη διαμόρφωση του δικτύου των τριχοειδών έχουν αξιοποιηθεί οι τεχνικές εγχάραξης των μικροηλεκτρονικών κυκλωμάτων των ηλεκτρονικών υπολογιστών και των κινητών τηλεφώνων. Οι Vacanti και Borenstein έχουν επιτύχει την εγχάραξη δικτύων μικροκαναλιών σε αποδομούμενα εκμαγεία από πολυμερή, τα οποία μιμούνται τα δίκτυα των τριχοειδών των ιστών. Εντός αυτών των μικροκαναλιών, είναι δυνατή η καλλιέργεια ενδοθηλιακών κυττάρων για τον σχηματισμό αιμοφόρων αγγείων. Εναλλακτική προσέγγιση αποτελεί η χρήση μεμβρανικού φίλτρου, που διαχωρίζει τα αιμοφόρα κανάλια από τα λειτουργικά κύτταρα του ιστού. Μία άλλη μέθοδος που επιχειρεί να διαχωρίσει τα κύτταρα του ιστού από την αιματική κυκλοφορία, επιτρέποντας – όμως – την ανταλλαγή των ουσιών, περιλαμβάνει τη χρήση ένυδρων πολυμερών υλικών (hydrogels). Τα υλικά αυτά προσομοιάζουν χημικά με την εξωκυττάρια ουσία, που περιβάλλει φυσιολογικά τα κύτταρα σε κάθε ιστό. Τα λειτουργικά κύτταρα ενσωματώνονται στο υλικό και ειδικά κανάλια διαμορφώνονται για τη σύνδεση αυτών των κυττάρων με τα ενδοθηλιακά κύτταρα. Για την ανάπτυξη μεγαλύτερων αγγείων, οι Niklason και Langer έχουν αναπτύξει μία τεχνική, κατά την οποία ειδικά εκμαγεία, που φέρουν λεία μυϊκά και ενδοθηλιακά κύτταρα, εκτίθενται σε ειδικές συνθήκες εντός ενός βιοαντιδραστήρα. Τεχνητές αρτηρίες, που έχουν αναπτυχθεί βάσει αυτής της προσέγγισης, παραμένουν λειτουργικές μετά από την τοποθέτησή τους σε πειραματόζωα και αναμένεται να χρησιμοποιηθούν για την άρδευση των τεχνητών ιστών. Παρόλο που η ανάπτυξη τριχοειδών και μεγαλύτερων αγγείων εκτός του σώματος αποτελεί πρωτοποριακή μέθοδο, η επιβίωση του τεχνητού ιστού προϋποθέτει την ταχεία σύνδεσή του με την αιματική κυκλοφορία του οργανισμού του λήπτη. Συνεπώς, η ενεργοποίηση του οργανισμού, για τον σχηματισμό αγγειακών συνδέσεων, είναι εξίσου σημαντική προϋπόθεση της επιτυχίας των εφαρμογών. Για παράδειγμα, ο Mooney έχει δείξει ότι η ελεγχόμενη απελευθέρωση παραγόντων ανάπτυξης από πολυμερή υλικά ή το εκμαγείο της δομής, μπορεί να ενεργοποιήσει τον σχηματισμό αγγείων, τα οποία εισέρχονται στον τεχνητό ιστό. Επίσης, βρίσκεται σε φάση κλινικών μελετών ένα τρισδιάστατο εκμαγείο, το οποίο περιέχει λεία μυϊκά και ενδοθηλιακά κύτταρα και χρησιμοποιείται για την αποκατάσταση αγγειακών βλαβών βάσει της δράσης αυξητικών παραγόντων. Παρόλες τις προόδους στην αναγέννηση των αγγειακών δομών, η ανάπτυξη μεγάλου μεγέθους τεχνητών οργάνων (με δίκτυο αιμάτωσης) και αγγειακών μοσχευμάτων παραμένει μία πρόκληση για το μέλλον. Επίσης, θα πρέπει να μειωθεί ο χρόνος, που απαιτείται για την έναρξη επαρκούς αιμάτωσης των τεχνητών ιστών από τον οργανισμό, καθώς πολλά κύτταρα καταστρέφονται εξαιτίας της ανεπάρκειας θρεπτικών συστατικών. Τέλος, μελετώνται βελτιώσεις της σύνδεσης των κυττάρων του τεχνητού ιστού με αυτών του οργανισμού του λήπτη.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΑΝΑΓΕΝΝΗΤΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ

Μυοσκελετικό Σύστημα - Δέρμα

Οι παραμορφώσεις και η μείωση της λειτουργικότητας του προσώπου, εξαιτίας μίας συγγενούς διαταραχής, μίας νόσου ή ενός τραυματισμού, επηρεάζουν καθοριστικά τη ζωή του ατόμου, με την κοσμητική παράμετρο να αποτελεί μία μόνο συνιστώσα του προβλήματος. Επηρεάζονται, επίσης, η ικανότητα επικοινωνίας, το αίσθημα αυτοεκτίμησης και – γενικότερα – η ποιότητα της ζωής του ασθενούς. Παρόλο που έχει πραγματοποιηθεί μεταμόσχευση προσώπου με επιτυχία, ο ασθενής πρέπει να υποβάλλεται σε αγωγή για την υπόλοιπη ζωή του, εξαιτίας του κινδύνου ανοσολογικής απόρριψης. Σε μελέτες, αναπτύσσονται διαδικασίες που θα επιτρέψουν την παραγωγή τεχνητής γνάθου, οδόντων και άλλων ιστών του προσώπου. Βασικός σκοπός των μελετών αυτών είναι οι ασθενείς να έχουν τη δυνατότητα να αποκτήσουν μία φυσιολογικής εμφάνισης – πλήρως λειτουργική δομή προσώπου, η οποία θα βρίσκεται σε συμφωνία με την εικόνα του σώματός τους και δεν θα υπόκειται στον κίνδυνο ανοσολογικής απόρριψης. Για αυτόν τον λόγο, χρησιμοποιούνται κύτταρα του ίδιου του ασθενούς για την παραγωγή των τεχνητών δομών του προσώπου. Επίσης, αναπτύσσονται ρομποτικές συσκευές, οι οποίες αναπαράγουν τις κινήσεις του προσώπου και χρησιμοποιούνται για την «εκγύμναση» των αναγεννώμενων μυϊκών ομάδων. Έτσι, καθίσταται δυνατή και η επανάκτηση της εκφραστικότητας του προσώπου.

Οι μυοσκελετικές κακώσεις επηρεάζουν την κινητικότητα και – κατ΄επέκταση – την ποιότητα της ζωής όχι μόνο των επαγγελματιών αθλητών, αλλά και του συνόλου των τραυματιών. Η μακροχρόνια μελέτη των δυνάμεων, που ασκούνται στα οστά και τις αρθρώσεις, έχει οδηγήσει στον σχεδιασμό αποτελεσματικότερων μεθόδων αποκατάστασης των μυοσκελετικών κακώσεων, την ανάπτυξη καλύτερων τεχνητών αρθρώσεων και τη δημιουργία ιστών για την αντικατάσταση χόνδρινων δομών ή συνδέσμων, που έχουν υποστεί βλάβη. Μία από τις πρώτες θεραπευτικές προσεγγίσεις της Αναγεννητικής Ιατρικής, που εφαρμόσθηκε στην κλινική πράξη, περιλαμβάνει ένα ειδικό εκμαγείο (SIS), το οποίο συμβάλλει στην αναγέννηση των ιστών. Η δομή αυτή έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην αποκατάσταση των συνδεσμικών κακώσεων του γόνατος. Επιπλέον, σε ερευνητικό κέντρο του Αμερικανικού Στρατού έχει επιτευχθεί η αναγέννηση της τρίτης φάλαγγας δακτύλου του άνω άκρου, με χρήση εκμαγείου που κατασκευάσθηκε με εφαρμογή αρχών της Νανοτεχνολογίας. Επίσης, έχει επιτευχθεί η ανάπτυξη τεχνητών υποκατάστατων δέρματος με χρήση βλαστικών κυττάρων από τριχοθυλάκια της βάσης του τριχωτού της κεφαλής. Τα υποκατάστατα αυτά μπορούν να συμβάλλουν καθοριστικά στην αντιμετώπιση των χρόνιων ελκών, που η επούλωσή τους είναι ιδιαίτερα δυσχερής, και – μάλιστα – χωρίς να καταλείπονται δύσμορφες ουλές ή να υπάρχει κίνδυνος ανοσολογικής απόρριψης. Τέλος, μέθοδοι γονιδιακής θεραπείας μελετώνται για την αντιμετώπιση της μυϊκής δυστροφίας Duchenne. Η γενετική αυτή διαταραχή συσχετίζεται με την ανεπαρκή παραγωγή μίας απαραίτητης πρωτεΐνης των μυών (δυστροφίνη) στους πάσχοντες. Για αυτόν τον σκοπό, επιχειρείται η διαμόρφωση φυσιολογικών τύπων του υπευθύνου γονιδίου και η εισαγωγή τους στους μύες των ασθενών.

Η οστεοαρθρίτιδα είναι μία επώδυνη εκφυλιστική νόσος των χόνδρινων τμημάτων των αρθρώσεων από την οποία πάσχουν περισσότερα από 40 εκατομμύρια άτομα στις ΗΠΑ. Ο χόνδρινος ιστός δεν αναγεννάται από μόνος του, εφόσον καταστραφεί. Σύμφωνα με μία καινούργια θεραπευτική προσέγγιση, η οποία πρόκειται σύντομα να εφαρμοστεί σε κλινική μελέτη, λαμβάνονται βλαστικά κύτταρα από μυ του ασθενούς, τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή χόνδρου χάρη στην επίδραση ενός κατάλληλου αυξητικού παράγοντα. Τα παραγόμενα χονδροκύτταρα εγχύονται – κατόπιν – στην άρθρωση, ώστε να αποκαταστήσουν το χόνδρινο τμήμα χωρίς να υπάρχει κίνδυνος ανοσολογικής αντίδρασης.

Καρδιαγγειακό Σύστημα

Τα καρδιαγγειακά νοσήματα, τα οποία αποτελούν σημαντικότατη αιτία νοσηρότητας και θνησιμότητας στον δυτικό κόσμο, οδηγούν – αρκετές φορές – στην αναγκαιότητα πραγματοποίησης μεταμόσχευσης καρδιάς. Ακόμα και εάν η κατάσταση της υγείας του ασθενούς του επιτρέψει να επιβιώσει μέχρι την πραγματοποίηση της μεταμόσχευσης, υπάρχει πάντα ο κίνδυνος απόρριψης του μοσχεύματος. Επίσης, σε περιπτώσεις βλαβών των καρδιακών βαλβίδων (βαλβιδοπάθειες), οι εναλλακτικές επιλογές της συμβατικής χειρουργικής αντιμετώπισης περιλαμβάνουν την αντικατάστασή τους από τεχνητές – μηχανικές βαλβίδες ή βαλβίδες, που λαμβάνονται από χοίρο. Οι δύο αυτές τεχνικές συσχετίζονται δυνητικά με συγκεκριμένες επιπλοκές. Η παρουσία μίας μηχανικής βαλβίδας εμπεριέχει τον κίνδυνο σχηματισμού ενός θρόμβου στην περιοχή, ενώ η χρήση βαλβίδων, που λαμβάνονται από χοίρο, προϋποθέτει την εφαρμογή της απαραίτητης ανοσοκατασταλτικής αγωγής με τις ανάλογες παρενέργειες.

Οι συσκευές, που μπορούν να υποκαταστήσουν την καρδιακή λειτουργία, αποτελούν κορυφαία επιτεύγματα της τεχνολογίας τεχνητών οργάνων. Οι συσκευές αυτές είναι πιθανό να αποκτήσουν σημαντική θέση στη θεραπεία των ασθενών, που είτε βρίσκονται σε λίστα αναμονής για μεταμόσχευση, είτε δεν κρίνονται κατάλληλοι υποψήφιοι για μεταμόσχευση (εξαιτίας άλλων κλινικών παραμέτρων). Επίσης, σε άλλες περιπτώσεις, μπορούν να συμβάλλουν στην αντιμετώπιση της καρδιακής ανεπάρκειας, καθιστώντας τη μεταμόσχευση καρδιάς μη απαραίτητη. Η συσκευή κοιλιακής υποβοήθησης λειτουργεί ως αντλία και τροφοδοτείται από μία μπαταρία. Στις περισσότερες από αυτές τις περιπτώσεις ασθενών, η μεταμόσχευση καρδιάς αποτελεί οριστική θεραπεία και η συσκευή χρησιμοποιείται ως γέφυρα μέχρι τη μεταμόσχευση. Ωστόσο, έχει χρησιμοποιηθεί και σε συνδυασμό με άλλες προσεγγίσεις, όπως είναι η κυτταρική θεραπεία και ορισμένες φαρμακευτικές αγωγές. Σκοπός αυτής της συνδυαστικής πρακτικής είναι η συσκευή να υποκαταστήσει το καρδιακό έργο, ενώ οι άλλες θεραπευτικές προσεγγίσεις αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά την ελαττωματική καρδιακή λειτουργία.

Στα πλαίσια δύο κλινικών μελετών ερευνάται η χρήση βλαστικών κυττάρων του ασθενούς για την αποκατάσταση του καρδιακού μυός, εφόσον έχει υποστεί σημαντική βλάβη. Η ερευνητική ομάδα του Patel και των συνεργατών του έχει αναπτύξει μία διαδικασία, κατά την οποία συλλέγονται βλαστικά κύτταρα από τον μυελό των οστών και – εν συνεχεία – επανεγχύονται στον καρδιακό μυ του ασθενούς. Τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά, δεδομένου ότι η προσέγγιση αυτή μπορεί να εξασφαλίσει ένα βαθμό καρδιακής λειτουργίας σε ασθενείς με σοβαρή καρδιακή ανεπάρκεια. Η ερευνητική ομάδα του Wagner και των συνεργατών του έχει αναπτύξει τεχνητό καρδιακό ιστό. Η διαδικασία βρίσκεται σε εργαστηριακό επίπεδο και αναμένεται να αξιολογηθεί σε κλινικές μελέτες μετά από χρονικό διάστημα πέντε ετών. Επίσης, έχει επιτευχθεί η ανάπτυξη καρδιακών βαλβίδων από κύτταρα του οργανισμού. Με τη χρήση ειδικού εκμαγείου από βιοϋλικά, οι ερευνητές κατηύθυναν κύτταρα να σχηματίσουν τη δομή της καρδιακής βαλβίδας. Οι τεχνητές αυτές βαλβίδες, δεδομένου ότι προέρχονται από κύτταρα του λήπτη, δεν υπάρχει κίνδυνος να αναγνωριστούν ως ξένο σώμα από τον οργανισμό του ξενιστή (λήπτη της τεχνητής δομής). Τέλος, η ανάπτυξη αιμοφόρων αγγείων στο εργαστήριο αποσκοπεί να αντικαταστήσει τη χρήση αγγειακών μοσχευμάτων από τα κάτω άκρα, σε χειρουργικές επεμβάσεις στεφανιαίας παράκαμψης (bypass).

Αναπνευστικό Σύστημα

Καινοτόμες μέθοδοι χορήγησης οξυγόνου, οι οποίες προσαρμόζονται καλύτερα στη λειτουργία των αεραγωγών, βρίσκονται σε φάση κλινικών μελετών και – αρχικά – πρόκειται να χρησιμοποιηθούν από το στρατιωτικό ιατρικό προσωπικό και το πολιτικό προσωπικό των δομών Επείγουσας Ιατρικής. Συγκεκριμένα, αναπτύσσονται διάφορες συσκευές, που οξυγονώνουν το αίμα, πριν αυτό φθάσει στους πνεύμονες. Σήμερα, οι αναπνευστήρες, που χρησιμοποιούνται σε κλινικά πλαίσια, μπορούν να υποκαταστήσουν την αναπνευστική λειτουργία του ασθενούς για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Όμως, συσχετίζονται δυνητικά με πνευμονικές επιπλοκές και δεν είναι φορητοί. Μία από τις συσκευές (Hattler Catheter), που βρίσκεται υπό μελέτη, εισάγεται σε μία μεγάλη αρτηρία του ασθενούς και δίδει τη δυνατότητα στους πνεύμονες να ανακάμψουν μετά από μία σοβαρή λοίμωξη ή ένα τραύμα. Επίσης, έχει αναπτυχθεί μία άλλη συσκευή, η οποία τοποθετείται εκτός του σώματος και υποκαθιστά την ανταλλαγή των αερίων, που πραγματοποιείται στους φυσικούς πνεύμονες. Η συσκευή αυτή έχει σχεδιαστεί για επείγουσες καταστάσεις, όπως είναι η αντιμετώπιση του σοβαρού τραύματος και τα τραύματα στο πεδίο της μάχης.

Το 2008, πραγματοποιήθηκε η πρώτη μεταμόσχευση τμήματος της αναπνευστικής οδού, που αναπτύχθηκε με χρήση βλαστικών κυττάρων της ίδιας της ασθενούς. Συγκεκριμένα, το μόσχευμα ελήφθη από νεκρό δότη και σε αυτό μεταφέρθηκαν κύτταρα, τα οποία είχαν καλλιεργηθεί από τον μυελό των οστών της ασθενούς. Η διαδικασία πραγματοποιήθηκε χωρίς τη χορήγηση ισχυρής ανοσοκατασταλτικής αγωγής και, σύμφωνα με τον έως σήμερα εργαστηριακό έλεγχο, δεν προέκυψαν ενδείξεις ανοσολογικής απόρριψης.

Ήπαρ

Μία νέα συσκευή, η οποία περιέχει ζώντα ηπατοκύτταρα, επιχειρεί να υποκαταστήσει τη λειτουργία του ήπατος σε ασθενείς, που έχουν υποστεί βλάβη του οργάνου (εξαιτίας λοίμωξης ή τραυματισμού). Η μεταμόσχευση ήπατος αποτελεί τη θεραπεία εκλογής για ασθενείς με πολλά – διαφορετικά ηπατικά νοσήματα. Όμως, τα ηπατικά μοσχεύματα είναι σπάνια και ορισμένοι ασθενείς καταλήγουν εξαιτίας της ηπατικής ανεπάρκειας, πριν από την ανεύρεση ενός συμβατού δότη. Όπως αναφέρθηκε, εκτός των συνθετικών τμημάτων, το τεχνητό ήπαρ περιλαμβάνει ζώντα ηπατοκύτταρα και υποκαθιστά την αποτοξινωτική επεξεργασία του αίματος, που πραγματοποιείται στο φυσικό ήπαρ. Η συσκευή βρίσκεται σε φάση κλινικών μελετών. Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις ασθενών, που βρίσκονται σε λίστα αναμονής για μεταμόσχευση, ή για να δοθεί χρόνο στον οργανισμό να επανακτήσει σημαντικό βαθμό ηπατικής λειτουργίας, μετά από τη βλάβη. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το 80% των ασθενών, που έλαβαν μέρος στις μελέτες, επιβίωσαν, έως ότου να βρεθεί ένα συμβατό μόσχευμα ή να επανακτηθεί η φυσιολογική ηπατική λειτουργία από τον οργανισμό. Τέλος, στα πλαίσια των μελετών της Αναγεννητικής Ιατρικής, εξετάζονται θεραπευτικής προσεγγίσεις, με τη χρήση βλαστικών κυττάρων και μεθόδων γονιδιακής θεραπείας ή ιστομηχανικής, για την αντιμετώπιση σοβαρών ηπατικών βλαβών.

Πάγκρεας

Ο αριθμός των ασθενών με σακχαρώδη διαβήτη αυξάνεται σε επικίνδυνο βαθμό στις χώρες του δυτικού κόσμου. Πολλοί από αυτούς τους ασθενείς θα εμφανίσουν σοβαρές επιπλοκές κατά τη διάρκεια της ζωής τους (κυρίως επιπλοκές από το καρδιαγγειακό, τους νεφρούς και τους οφθαλμούς) και ορισμένοι θα πρέπει να υποβληθούν σε ακρωτηριασμό του κάτω άκρου. Κάθε έτος, 80.000 ασθενείς στις ΗΠΑ υποβάλλονται σε ακρωτηριασμό του κάτω άκρου, εξαιτίας ελκών που δεν επουλώνονται στα πλαίσια της νόσου. Το 5 – 10% των περιπτώσεων σακχαρώδους διαβήτη αντιστοιχούν στον τύπο Ι της νόσου. Ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου Ι διαγιγνώσκεται κυρίως σε παιδιά. Στις ΗΠΑ, περισσότερα από ένα εκατομμύριο άτομα ηλικίας κάτω των 19 ετών πάσχουν από τη νόσο. Οφείλεται σε αυτοάνοση καταστροφή των κυττάρων του παγκρέατος, που παράγουν ινσουλίνη (β-κύτταρα). Η επακόλουθη ανεπάρκεια της ορμόνης καθιστά αδύνατη την αξιοποίηση της γλυκόζης, που βρίσκεται στην αιματική κυκλοφορία, από τα κύτταρα του οργανισμού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα αφενός την εμφάνιση ενεργειακού ελλείμματος στα κύτταρα και αφετέρου την πρόκληση βλαβών σε αρτηρίες, νεύρα και άλλα όργανα εξαιτίας των υψηλών επιπέδων της γλυκόζης στο αίμα. Οι βλάβες αυτές οδηγούν στις επιπλοκές, που αναφέρθηκαν παραπάνω. Οι ασθενείς πρέπει να υποβάλλονται σε καθημερινή υποδόρια χορήγηση ινσουλίνης για να αποφευχθούν οι απειλητικές για τη ζωή μεταβολικές διαταραχές της νόσου. Στα πλαίσια της Αναγεννητικής Ιατρικής, καταβάλλονται προσπάθειες, ώστε να διαμορφωθούν πρακτικές που θα καταστέλλουν αυτή την ανοσολογική απόκριση και θα αποκαθιστούν τον αριθμό των κατεστραμμένων πληθυσμών των ινσουλινοπαραγωγών κυττάρων του παγκρέατος.

Τα τελευταία εννέα έτη, μία θεραπευτική προσέγγιση, που περιλαμβάνει τη χορήγηση ινσουλινοπαραγωγών κυττάρων παγκρέατος από πτωματικούς δότες, έχει εφαρμοστεί σε 12 ασθενείς με ποικίλη αποτελεσματικότητα. Στην Ιαπωνία, μία ερευνητική ομάδα οδήγησε την μέθοδο σε ένα επόμενο στάδιο. Χορήγησε σε ασθενή επεξεργασμένα ινσουλινοπαραγωγά κύτταρα, που ελήφθησαν μετά από την χειρουργική εκτομή τμήματος του παγκρέατος της μητέρας της. Τα κύτταρα αυτά αποδείχθηκε ότι λειτούργησαν αποτελεσματικά στον οργανισμό της ασθενούς, παράγοντας ινσουλίνη. Στο Ινστιτούτο McGowan μελετάται μία καινοτόμος θεραπευτική αντιμετώπιση του σακχαρώδους διαβήτη τύπου Ι, η οποία περιλαμβάνει τη χρήση δενδριτικών κυττάρων. Τα δενδριτικά κύτταρα αποτελούν εξαιρετικά δραστικά στοιχεία του ανοσοποιητικού συστήματος και ανευρίσκονται στην αιματική κυκλοφορία. Τα κύτταρα αυτά αναγνωρίζουν ξένα αντιγόνα (όπως αυτά των νεοπλασματικών κυττάρων) και τα παρουσιάζουν σε Τ-λεμφοκύτταρα. Οι ερευνητές απομόνωσαν δενδριτικά κύτταρα από την αιματική κυκλοφορία και τα τροποποίησαν κατάλληλα, ώστε να παρεμποδίζουν την καταστροφική επίδραση των Τ-λεμφοκυττάρων στα β-κύτταρα του παγκρέατος.

Πράγματι, σύμφωνα με τα ευρήματα, η υποδόρια χορήγηση των τροποποιημένων δενδριτικών κυττάρων στη κοιλιακή χώρα (δηλαδή, κοντά στο πάγκρεας και τους λεμφαδένες) επέτυχε την επάνοδο του αριθμού των β-κυττάρων σε φυσιολογικά επίπεδα και – κατ΄ επέκταση – την επανέναρξη της παραγωγής της ινσουλίνης από το πάγκρεας.

Νευρικό Σύστημα – Αισθητήρια Όργανα

Τα κύτταρα του νευρικού συστήματος εμφανίζουν υψηλό βαθμό εξειδίκευσης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η πρόκληση βλαβών στον εγκέφαλο ή τον νωτιαίο μυελό, εξαιτίας μίας νόσου ή ενός τραυματισμού, να οδηγεί σε σημαντικό επηρεασμό των ανώτερων νοητικών λειτουργιών (π.χ. μνήμη, ομιλία, ανάγνωση) ή της κινητικότητας. Ωστόσο, η απλή αναπλήρωση των κυτταρικών πληθυσμών δεν αρκεί για την επιδιόρθωση των διαταραχών, δεδομένου ότι είναι εξίσου σημαντική και η διαμόρφωση των συνάψεων μεταξύ των κυττάρων. Η ύπαρξη αυτών των κυτταρικών συνδέσεων είναι απαραίτητη για την αγωγή των μηνυμάτων στα πλαίσια των νευρωνικών κυκλωμάτων.

Διάφορες θεραπευτικές προσεγγίσεις αξιολογούνται για την αναγέννηση τμημάτων του νευρικού συστήματος. Τα εγκεφαλικά επεισόδια και οι κακώσεις του εγκεφάλου χρησιμοποιούνται ως πειραματικά μοντέλα αποκατάστασης των κυτταρικών πληθυσμών. Σε ασθενείς με εγκεφαλικό επεισόδιο αξιολογείται η μεταμόσχευση ώριμων κυττάρων με σκοπό την αντικατάσταση αυτών, που καταστράφηκαν εξαιτίας του επεισοδίου. Διάφορες φαρμακολογικές θεραπείες μελετώνται σε ασθενείς με εγκεφαλικές κακώσεις για την επανάκτηση της απολεσθείσας λειτουργικότητας του εγκεφάλου. Άλλες θεραπευτικές προσεγγίσεις περιλαμβάνουν τη χρήση βλαστικών κυττάρων. Μία διαφορετική προσέγγιση αποσκοπεί στην παρεμπόδιση της παραγωγής πρωτεϊνικών μορίων, εντός των νευρικών κυττάρων, που δρουν ανασταλτικά στην αναγέννηση του νευρικού ιστού. Σε εργαστηριακό επίπεδο αναπτύσσονται μικροσκοπικές συσκευές με ειδικά κανάλια, τα οποία μπορεί να λειτουργήσουν ως οδηγοί των νευραξόνων προς γειτονικά νευρικά κύτταρα. Οι νευράξονες αποτελούν τις μακρές αποφυάδες των νευρώνων, μέσω των οποίων πραγματοποιούνται οι κυτταρικές συνδέσεις στο νευρικό σύστημα. Τέλος, αναφορικά με τα νευρο-αισθητήρια όργανα, το 2008 εφαρμόστηκε για πρώτη φορά με επιτυχία μία γονιδιακή μέθοδος για την αντιμετώπιση μίας κληρονομικής διαταραχής, που καθιστά τον ασθενή ανίκανο να δει στο ημίφως.

Ουροποιητικό Σύστημα

Η ακράτεια των ούρων είναι μία διαταραχή, η οποία περιορίζει την ανεξαρτησία, μειώνει την αυτοεκτίμηση και μπορεί να οδηγήσει σε απομόνωση τους ασθενείς. Αποτελεί τη δεύτερη κύρια αιτία παραμονής των ηλικιωμένων ατόμων σε δομές μακροχρόνιας φροντίδας (γηροκομεία κλπ.). Μία συχνή θεραπευτική προσέγγιση περιλαμβάνει την έγχυση κολλαγόνου στον σφιγκτήρα της ουροδόχου κύστης. Όμως, το κολλαγόνο τελικά απορροφάται και – μερικές φορές – μπορεί να προκαλέσει αλλεργική αντίδραση. Στα πλαίσια της Αναγεννητικής Ιατρικής αξιολογείται μία διαφορετική προσέγγιση σε γυναίκες – ασθενείς σε δύο κέντρα στον Καναδά. Σύμφωνα με αυτή, λαμβάνονται βλαστικά κύτταρα από τον μηρό των ασθενών, τα οποία, αφού πολλαπλασιαστούν στο εργαστήριο, εγχύονται στον σφιγκτήρα της ουροδόχου κύστης. Μία άλλη μέθοδος αντιμετώπισης της ακράτειας των ούρων περιλαμβάνει τη χειρουργική αύξηση της στήριξης της ουροδόχου κύστης, η οποία μπορεί να χαλαρώσει κατά την κύηση ή τον τοκετό. Κατά τη συμβατική μέθοδο, αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ιστών από την κοιλιακή χώρα. Όμως, η πρακτική αυτή αυξάνει την έκταση και τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης. Άλλες επιλογές περιλαμβάνουν τη χρήση συμβατού μοσχεύματος, το οποίο είναι συνήθως δύσκολο να ανευρεθεί, ή συνθετικών υλικών, που μπορεί να προκαλέσουν ανοσολογική αντίδραση ή μία λοίμωξη. Η προσέγγιση της Αναγεννητικής Ιατρικής περιλαμβάνει τη χρήση ενός ειδικού εκμαγείου (SIS), το οποίο αποδομείται καθώς αντικαθίσταται από υγιή – νέο ιστό. Το 2006, ερευνητές στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι επέτυχαν να αναπτύξουν στο εργαστήριο τμήματα ουροδόχου κύστης από βλαστικά κύτταρα των ίδιων των ασθενών και – κατόπιν – να τα εισάγουν σε αυτούς. Η διαδικασία αυτή είναι πιθανό να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη στα πλαίσια της αποκατάστασης ασθενών με δισχιδή ράχη. Η δισχιδής ράχη είναι μία συγγενής (εκ γενετής) διαταραχή κατά την οποία το άτομο – εκτός των άλλων – στερείται της φυσιολογικής λειτουργίας της ούρησης και εμφανίζει συχνά σοβαρές επιπλοκές εξαιτίας της παλινδρόμησης των ούρων προς τους νεφρούς.

Νεοπλασματικά Νοσήματα

Παρόλο που η αποτελεσματικότητα των αντικαρκινικών θεραπειών βελτιώνεται συνεχώς τις τελευταίες δεκαετίες, οι ερευνητές φαίνεται ότι προβληματίζονται από την αυξημένη συχνότητα των υποτροπών. Μία πιθανή ερμηνεία του φαινομένου αφορά στον τύπο των κυττάρων, που αποτελούν στόχο των βασικών θεραπευτικών προσεγγίσεων. Η Ακτινοθεραπεία και η Χημειοθεραπεία αποσκοπούν στη θανάτωση των ταχέως διαιρούμενων κυττάρων, τα οποία θεωρούνται ως ο χαρακτηριστικός κυτταρικός πληθυσμός των νεοπλασμάτων. Όμως, αφήνουν σχετικά ανέπαφα τα βλαστικά κύτταρα, που εμφανίζουν αργό κυτταρικό πολλαπλασιασμό και αποτελούν τα προγονικά κύτταρα των νεοπλασματικών. Δηλαδή, πιστεύεται ότι τα εναπομείναντα βλαστικά κύτταρα, μετά την ολοκλήρωση της θεραπείας, ευθύνονται για την εμφάνιση των υποτροπών του καρκίνου. Η Αναγεννητική Ιατρική αποσκοπεί στη διαμόρφωση νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων, που θα έχουν ως στόχο τα βλαστικά κύτταρα του όγκου. Βάσει αυτών των προσεγγίσεων, δεν θα μειώνεται δραστικά ο ορατός όγκος, όπως συμβαίνει μετά από την εφαρμογή των κλασικών αντικαρκινικών θεραπειών. Όμως, η καταστροφή των βλαστικών κυττάρων της νεοπλασίας θα οδηγεί στη σταδιακή εξάλειψή της, καθώς τα νεοπλασματικά κύτταρα θα υφίστανται τη φυσική φθορά και δεν θα αντικαθίστανται.

Ένα ειδικό θέμα, στο πλαίσιο των νεοπλασματικών νοσημάτων, αποτελεί η αποκατάσταση του μαστού μετά από την πραγματοποίηση μαστεκτομής. Έως σήμερα, οι τεχνικές της Πλαστικής Χειρουργικής περιλαμβάνουν τη χρήση ιστών της ασθενούς και εμφυτευμάτων σιλικόνης. Διάφορες ερευνητικές ομάδες στην Ευρώπη, την Ιαπωνία και το Ισραήλ μελετούν τεχνικές αναγέννησης του μαστού με τη χρήση βλαστικών κυττάρων της ασθενούς.

Αναπαραγωγικό Σύστημα

Σε διάφορα ερευνητικά κέντρα μελετάται η παραγωγή γαμετικών κυττάρων (σπερματοζωάρια ή ωάρια) από ώριμα κύτταρα του οργανισμού. Η παραγωγή απλοειδών κυττάρων, όπως είναι τα γαμετικά, από διπλοειδή, που έχουν τον διπλάσιο αριθμό χρωμοσωμάτων, έχει ήδη επιτευχθεί σε ζωικά είδη. Σε εργαστηριακό επίπεδο, μελετάται η ανάπτυξη γαμετών από κύτταρα του δέρματος ατόμων με διαταραχές γονιμότητας. Σύμφωνα με την ερευνητική διαδικασία, τα ώριμα αυτά κύτταρα θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων, τα οποία θα εξελιχθούν σε γαμετικά χάρη στη διαμόρφωση του κατάλληλου βιοχημικού περιβάλλοντος (θρεπτικά στοιχεία, χημικοί μεσολαβητές). Τέλος, σε ερευνητικό εργαστήριο του Αμερικανικού Στρατού, μελετώνται πρακτικές για την υποκατάσταση βλαβών του τοιχώματος της μήτρας βάσει προσεγγίσεων της Αναγεννητικής Ιατρικής.

Θεραπεία με Υπερβαρικό Οξυγόνο

Ενδιαφέρον παρουσιάζει η θεραπεία με υπερβαρικό οξυγόνο, η οποία εφαρμόζεται σε ειδικούς θαλάμους. Η μέθοδος αυτή αποσκοπεί στην ενίσχυση της επιδιορθωτικής λειτουργικότητας των βλαστικών κυττάρων του οργανισμού για την αποκατάσταση των βλαβών. Βασίζεται στη δράση του οξυγόνου υπό πίεση και πιστεύεται ότι μπορεί να έχει θέση στην παράταση του προσδόκιμου επιβίωσης των ατόμων, αλλά και στη βελτίωση συγκεκριμένων λειτουργιών, όπως της μνήμης.

ΕΠΙΛΟΓΟΣ

Η Αναγεννητική Ιατρική εισάγει μία καινούργια διάσταση στη θεραπευτική αντιμετώπιση των παθολογικών καταστάσεων. Εφόσον οι διάφορες ερευνητικές διαδικασίες και κλινικές μελέτες είναι επιτυχείς, στις υπάρχουσες θεραπευτικές προσεγγίσεις, που αποσκοπούν στην αποτροπή της εξέλιξης των παθογενετικών διαδικασιών, την επιδιόρθωση των βλαβών και – σε ένα τελευταίο επίπεδο – την ανακούφιση των ασθενών από τα συμπτώματα, θα προστεθούν τεχνικές με αναγεννητικό αποτέλεσμα. Μόνο ο τομέας των Μεταμοσχεύσεων παρουσίαζε μία τέτοια κατεύθυνση, αλλά συσχετιζόταν με σημαντικές δυσχέρειες και – κυρίως – με τη δεδομένη ανεπάρκεια των διαθέσιμων μοσχευμάτων. Παράλληλα, η ευρεία εφαρμογή των μεθόδων της Αναγεννητικής Ιατρικής πιστεύεται ότι θα μεταβάλλει σημαντικά τα δεδομένα των Οικονομικών της Υγείας. Παρόλο που οι περισσότερες μέθοδοι βρίσκονται ακόμα σε φάσεις ελέγχου και βελτιώσεων, οι πωλήσεις των σχετικών προϊόντων στις ΗΠΑ ανήλθαν σε περίπου 1,5 δισεκατομμύρια δολάρια το προηγούμενο έτος. Οι βαλβιδοπάθειες και άλλα καρδιολογικά νοσήματα, τα εγκεφαλικά επεισόδια και ο σακχαρώδης διαβήτης αποτελούν παραδείγματα νοσημάτων, η αντιμετώπιση των οποίων είναι πιθανό να μεταβληθεί σημαντικά χάρη στις μεθόδους της Αναγεννητικής Ιατρικής. Στις ΗΠΑ, κάθε έτος περίπου 250.000 ασθενείς αντιμετωπίζονται χειρουργικά εξαιτίας κάποιας βαλβιδοπάθειας (κόστος 27 δισεκατομμυρίων δολαρίων για το σύστημα περίθαλψης) και 950.000 άτομα χάνουν τη ζωή τους εξαιτίας καρδιολογικού νοσήματος ή εγκεφαλικού επεισοδίου (κόστος 351 δισεκατομμυρίων δολαρίων). Επίσης, 17 χιλιάδες άτομα πάσχουν από σακχαρώδη διαβήτη με ένα εκτιμώμενο ετήσιο κόστος 132 δισεκατομμυρίων

No comments: