Projekti / Programi
Mezenhimske matične celice-nosilci endogene regenerativne sposobnosti tkiv v boju proti staranju mišično-skeletnega sistema
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B580 |
Biomedicinske vede |
Okostje, mišice, revmatologija, lokomocija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
Mezenhimske matične celice, degenerativne bolezni sklepov, osteoartroza, staranje, regenerativna medicina, regeneracija tkiv.
Raziskovalci (19)
Organizacije (3)
Povzetek
Pojavnost degenerativnih bolezni mišično-skeletnega tkiva, zlasti naših sklepov, se s starostjo povečuje. Degenerativne motnje, kot je osteoartroza, vplivajo na normalno delovanje sklepov in prizadenejo sposobnost za neodvisno mobilnost posameznikov. Bolečina je glavni simptom osteoartroze in ima lahko uničujoč vpliv na življenje ljudi. Po najnovejših podatkih, tj. poročilo UK Artritis za leto 2018, je približno 8,75 milijona ljudi, starih 45 let in več (33%) v Združenem kraljestvu, iskalo možnosti za zdravljenje osteoartroze , tretjina teh bolnikov pa se je morala zaradi osteoartroze zgodaj upokojiti, opustili delo ali zmanjšali število ur dela zaradi te bolezni. Mehanizmi razvoja osteoartroze se še vedno intenzivno raziskujejo, vendar do sedaj še ni bilo odkritih konkretnih tarč za preprečitev ali odpravo vzroka te bolezni. Osteoartroza je posledica kombinacije razgradnje sklepa in endogenega regenerativnega procesa, za katereega se zdi, da je pri osteoartrozi oslabljen. Pri mladih in zdravih posameznikih je regenerativni proces po poškodbi tkiva uspešno izveden s strani mezenhimskih matičnih / stromalnih celic (MSC). Te matične celice gradijo naša tkiva med embrionalnim razvojem. Pri odraslih organizmih jih najdemo kot redke populacije v več tkivih (tj. kostnem mozgu, maščobnem tkivu, mišicah, sinoviji itd.), kjer izkazujejo sposobnost regeneracije poškodovanih tkiv kot je zlomljena kost ali raztrgana mišic. Te izvorne celice bi lahko najbolje opisali kot „nosilce“ tkivne endogene regenerativne sposobnosti. Večina dokazov o njihovi regenerativni sposobnosti izhaja iz bazičnih študij objavljenih v eminentnih revijah. V teh študijah se uporabljajo sofisticirani transgenski živalski modeli, ki lahko sledijo MSC, bodisi od njihovega embrionalnega razvoja do življenja v odrasli dobi, ali v fizioloških in patoloških pogojih. Vodja tega projekta je pred kratkim sodelovala v raziskavi, kjer so identificirali novo populacijo MSC v sinovijski ovojnici pri odraslih organizmih, ki lahko po poškodbi sklepov regenerira hrustanec in celo tvori nove sklepe. Te temeljne študije dokazujejo, da vsak odrasel posameznik v svojem tkivu vsebuje endogeni komplet za popravilo poškodovanih tkiv, ki se nahaja v obliki MSC. Vprašanje je - ali smo sposobni identificirati te celice pri ljudeh in jih spodbuditi, da bi ponovno tvorile tkiva kot to naredijo med embrionalnim razvojem? Da bi se približali končnemu cilju spodbujanja endogene regenerativne sposobnosti za zdravljenje degenerativnih motenj, je predlagani projekt namenjen razjasnitvi značilnosti MSC-jev, »nosilcev« naše endogene regenerativne sposobnosti v človeških sklepih. Izčrpanje MSC in s tem zmanjšanje endogene regenerativne sposobnosti tkiv sta eden od značilnosti procesa staranja. Da bi se izognili izčrpanju MSC, je neizogiben predpogoj najprej pridobiti boljše znanje o humanih MSC v fizioloških in patoloških pogojih. Če bi vedeli, kako so te celice prizadete pri degenerativnih motnjah kot je npr. osteoartroza, bi jim lahko pomagali, da ponovno pridobijo svoje regenerativne sposobnosti in jih spodbudili, da ozdravijo poškodovana tkiva.
Raziskovali in primerjali bomo MSC pridobljene iz različnih sklepnih tkiv, kot so kosti, mišice in sinovija v različnih fazah osteoartroze in pri zdravih preiskovancih brez mišično-skeletnih bolezni. Naša hipoteza je, da so MSC pri osteoartrozi izčrpane ali oslabljene, zato ne morejo preprečiti napredovanja degeneracije sklepa. Z boljšim razumevanjem značilnosti MSC pri osteoartrozi jih bomo lahko spodbudili ali usmerili v proces regeneracije tkiv z zdravili. V idealni situaciji želimo priti do stopnje, kjer lahko spodbudimo izčrpane celice, da spet pridobijo svojo regenerativno sposobnost. Rezultati tega projekta bodo omogočili razvoj novih pristopov v regenerativni medicini za odpravljanje degeneracije sklepov in osteoartroze v zgodnjih fazah ter preprečevanje visoke obolevnosti in stroškov v zdravstvenih sistemih, povezanih s pojavom te s starostjo povez
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati predlaganega projekta bodo prispevali k nadaljnjemu razvoju regenerativne medicine. Regenerativna medicina je trenutno najbolj ambiciozna veja sodobne medicine, saj stremi k obnovi degeneriranih tkiv zaradi starosti ali drugih vzrokov. Njeno orodje so mezenhimske matične celice (MSC), ki se nahajajo znotraj številnih vezivnih tkiv pri odraslih in so tudi v odrasli dobi še vedno nosilci regeneracijskih sposobnosti. Še več, sposobne so celo tvorbe primitivnega sklepa na novo. To so dokazali v nedavni študiji, kjer je sodelovala vodja predlaganega projekta. Čeprav je pot do tvorbe novih humanih sklepov v laboratorijskih pogojih še dolga, pa obstaja tudi možnost spodbuditve endogenega regenerativnega potenciala, torej znotraj posameznika. Da bi lahko uresničili ta cilj, pa moramo najprej ugotoviti, kako se MSC izčrpajo pri degenerativnih boleznih sklepov. Zaradi degenerativnih sprememb sklepov, zlasti osteoartroze, je po vsem svetu prizadetih na milijone ljudi, osteoartroza pa predstavlja veliko ekonomsko breme za družbo. Glavna ovira pri reševanju tega globalnega izziva je pomanjkanje učinkovitega vzročnega zdravljenja, saj vzroka za nastanek osteoartroze sploh ne poznamo.
Večina raziskav na področju MSC in degenerativnih bolezni sklepov je strogo ločena na bazične ali klinične raziskave, posledica tega pa je pomanjkanje translacije odkritij bazičnih raziskav o regeneracijskih sposobnosti MSC v klinično prakso z namenom regeneracije humanih sklepov. V predlaganem projektu bomo združili znanje in moči bazični in klinični raziskovalci z namenom identifikacije MSC, ki so nosilci naše endogene regeneracijske sposobnosti. Vprašanje je samo, ali lahko identificiramo MSC in jih izkoristimo, da bi izboljšali zdravljenja degenerativnih bolezni sklepov ter tako pripomogli k rešitvi problemov starajoče se moderne družbe.
Rezultati in odkritja pridobljena tekom predlaganega projekta, bodo objavljena v znanstvenih revijah s področja ortopedije, regenerativne medicine in celične terapije, ter predstavljena na mednarodnih konferencah. Celične in tkiva banka, ki bo nastala tekom predlaganega projekta, kjer bodo tkiva in iz jih pridobljene MSC zelo dobro okarakterizirana, bo služila kot izhodišče za nove projekte oz. sodelovanje v mednarodnih projektih, kjer bi te celice modificirali z namenom spodbuditve njihovega regeneracijskega potenciala. Vodja predlaganega projekta je še vedno v stiku s kolegi iz Inštituta za medicinske znanosti, Univerze v Aberdeenu, kjer bi tem celicam radi določili sposobnost morfogeneze sklepa z namenom odkriti mehanizme, ki so lastni tem celicam ter jih ponovno aktivirati za potrebe regenerativne medicine. Vodja predlaganega projekta pa se je povezala tudi z Inštitutom Ludwig Boltzmann za eksperimentalno in klinično travmatologijo, Avstrijskega centra za regeneracijo tkiv, kjer so še posebej zainteresirani za nabor teh celic, da bi jih testirali z njihovimi inovativnimi načini za spodbujanje njihovih regeneracijskih lastnosti.
Pomen za razvoj Slovenije
The results of the proposed project will contribute to further development of regenerative medicine. Regenerative medicine is currently the most ambitious branch of modern medicine, as it seeks to restore degenerated tissues due to age or other causes. The main tools of regenerative medicine are mesenchymal stem/ stromal cells (MSCs) that are found within various connective tissues in adult organisms where they still possess regenerative abilities. Moreover, they are even able to form new joints. This was demonstrated in a recent study where PI of the proposed project was one of the main investigators. Although we are still far from being able to form new human joints in laboratory conditions, we can stimulate the endogenous regenerative potential, that is, within the individual patient. In order to achieve this goal, we must first establish how MSCs are exhausted in degenerative disorders. Millions of people globally are suffering from degenerative joint disorders, in particular osteoarthritis. This debilitating disorder also presents tremendous socioeconomic burden. The main obstacle to solving this global challenge is the lack of an effective causative treatment, since the cause of osteoarthritis is still unknown. Most of the studies in the field of MSCs are strictly separated into basic or clinical studies. The findings on the regenerative ability of MSCs discovered in basic studies are hence not translated into clinical practice where these cells could be exploited to regenerate human joints. In the proposed project, both basic and clinical researchers will join their forces with the aim of identifying MSCs that are the carriers of the tissue endogenous regeneration capacity. The only question is can we identify these MSCs and take advantage of them in order to improve the treatment of degenerative joint disorders, thus helping to solve the problems of an aging modern society?
The discoveries gained during this project will be published in scientific journals in the field of orthopaedics, regenerative medicine and cell therapy, and presented at international conferences. During this project cell and tissue bio bank will be created including several well-characterized tissues and MSCs. This bio bank will serve as a good starting point for new projects or collaborations in international projects, where these cells could be modified in order to stimulate their endogenous regenerative potential. The PI of the proposed project is still in contact with colleagues from the Institute of Medical Sciences in Aberdeen, where they would like to determine the joint morphogenetic ability of these MSCs to identify the mechanisms of these cells and reactivate them for the needs of regenerative medicine. The PI of the proposed project is also collaborating with Ludwig Boltzmann Institute at Austrian Cluster for Tissue Regeneration, where they are particularly interested in these MSCs to test their innovative ways of promoting their regenerative properties.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
