Projekti / Programi
Uporaba matičnih celic iz maščobnega tkiva za pripravo ožiljenih tkivnih nadomestkov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.02 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
Bioinženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.04 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Medicinska biotehnologija |
matične celice, endotelijske celice, maščobno tkivo, stromalno-žilna frakcija, ožiljenje, tkivni nadomestki, celične terapije, tkivno inženirstvo
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
25484 |
dr. Mirjam Fröhlich |
Biotehnologija |
Vodja |
2012 - 2015 |
55 |
Organizacije (2)
Povzetek
Nadomeščanje tkiva, ki je lahko posledica bolezni ali poškodb, predstavlja enega pomembnih kliničnih problemov, ki se bo v prihodnjih letih, zaradi staranje človeške populacije, še povečeval. Obetavno možnost za avtologno nadomeščanje tkiva predstavlja tkivno-inženirski (TE) pristop, pri katerem bolniku z minimalno invazivnim posegom odvzamemo lastne celice, jih in vitro namnožimo, nasadimo na ustrezen nosilec in tako pripravljen tkivni implant implantiramo na mesto poškodbe. Nekaj kliničnih primerov že poroča o uspešnem TE pristopu zdravljenja. Kljub dobrim obetom, pa bo za pripravo klinično uspešnejših, funkcionalnih tkivnih implantov, potrebno odgovoriti še na mnoga vprašanja, med katerimi je eno pomembnejših – ožiljenje tkivnih implantov. Implantacija in vitro pripravljenih nadomestkov mnogokrat ni uspešna, ker se implant ne integrira z okoljnim tkivom in posledično propade. Glavni vzrok za to je odsotnost ožiljenja. Ožiljenje namreč omogoča izmenjavo hranil in plinov ter je zato ključnega pomena za preživetje tkivnega nadomestka po implantaciji. Ožiljenje ima poleg prehranjevalne vloge tudi ključen vpliv na pravilen razvoj drugih celičnih tipov v obnavljajočem se tkivu. Primeri tkiv, ki morajo biti za svoje normalno delovanje nujno ožiljeni so kostno, kožno, maščobno in mišično tkivo.
Celice za namen ožiljenja TE implantov lahko pridobimo iz npr. popkovnične vene ali z izolacijo endotelijskih celic iz periferne krvi. Uporaba obeh celičnih virov ima za klinično uporabo pomembne slabosti (v prvem primeru predvsem biološka neustreznost, v drugem pa nezadostno količina), zato je alternativen vir endotelijskih celic nujno potreben. Namen naše raziskave je proučiti žilni potencial celic pridobljenih iz maščobnega tkiva (endotelijske celice, matične celice, pericitne celice) in s tem pomembno prispevali k izboljšanju pomanjkljivosti dosedanjih pristopov priprave tkivnih implantov, kot sta neprimerna ožiljenost in manj primerni celični viri. Količina celic je za pripravo TE aplikacije velikokrat kritičnega pomena, zato je velika prednost maščobnega tkiva ravno v količini in lahki dostopnosti. Z raziskavo želimo pripraviti platformo za ožiljene implantov kostnega tkiva, podkožnega/maščobnega tkiva in srčne mišice. Osnovne metode uporabljene v projektu bodo sledeče: izolacija celic iz tkiv in vzpostev in vitro celičnih kultur v različnih in vitro pogojih (hipoksija, pretočni bioreaktorji), mikroskopske tehnike (svetlobna, fluorestenčna mikroskopija), imunocitokemijske tehnike, molekularne (qPCR) in biokemijske (ELISA) metode. Specifični cilji projekta so sledeči: (i) ugotoviti najoptimalnejše mesto odvzema maščobnega tkiva (trebuh, stegna, zadnjica), ki bo zagotavljalo pridobitev največjega števila funkcionalnih endotelijskih celic, (ii) določiti ustrezne in vitro protokole za namnoževanje endotelijskih celic pridobljenih iz maščobnega tkiva, (iii) ugotoviti kolikšen delež endotelijskih celic se najhaja v začetni populaciji SVF ter kolikšen delež endotelijskih celic se tekom in vitro gojenja diferencira iz matičnih celic (ASC), (iv) proučiti vplive hipoksije na proliferacijske in diferenciacijske sposobnosti endotelijskih celic, (v) proučiti interakcije endotelijskih celic z ostalimi tkivno specifičnimi celicami - kostnimi, gladkomišičnimi in maščobnimi ter nazadnje, (vi) v sodelovanju s klinikami skušati pristop ožiljenja implantiranih tkiv vpeljati v klinično prakso.
Uspešno izpeljan projekt bo pomembno doprinesel k razvoju znanstvenega in strokovnega področja celičnih terapij in tkivnega inženirstva. Potencialna vpeljava inovativnih pristopov zdravljenja v klinično prakso, bo imela velik socialno-ekonomski pomen za slovensko in mednarodno družbo.
Pomen za razvoj znanosti
Poškodbe tkiv, katerih število se s staranjem prebivalstva še povečuje, predstavljajo veliko potrebo po tkivnih implantih. Uspešnost in vitro pripravljenih tkivnih implantov je v veliki meri odvisna od njihove ožiljenosti oz. potenciala za ožiljenost, vendar ta problem še vedno ostaja nerazrešen. V naših raziskavah smo vse potrebne celične tipe za tkivni implant (tkivnospecifične celice in žilne celice) pridobili iz enega samega, klinično relevantnega vira – maščobnega tkiva, katerega odvzem je enostaven in za pacienta netvegan. Osredotočili smo se predvsem na endotelijske celice stromalne žilne frakcije maščobnega tkiva (ang. Stromal Vascular Fraction, SVF), pri čemer smo proučevali njihove lastnosti (količina, izvor, zmožnost samo-urejanja v žilne elemente), odzive na pogoje značilne za mesto implantacije, oz. postopke priprave celičnega produkta (kot npr. znižani odstotki kisika in prisotnost oz. odstotnost žilnih rastnih faktorjev, osmolarnost) in medcelične interakcije z ostalimi tkivno-specifičnimi celicami. Pridobljena znanja predstavljajo znanstveni doprinos na področju biologije endotelijskih celic, matičnih celic, celičnih interakcij, ter tudi mnogo širše in sicer na področju pristopov in vitro ožiljenja, ki je relevantno za mnoga področja tkivnega inženirstva in regenerativne medicine kot npr. regeneracija kostnega tkiva, kože in mišic. Znanstvene rezultate smo uporabili za razvoj nove celične tehnologije, ki je v eksperimentalni fazi preizkušanja za dve klinični indikaciji in sicer za regeneracijo čeljustne kosti in kože.
Pomen za razvoj Slovenije
Zaključki raziskave predstavljajo temelje za razvoj in vpeljavo inovativnih pristopov za regeneracijo in rekonstrukcijo tkiv v klinično prakso. Z rezultati smo prispevali k reševanju enega najbolj perečih problemov na področju tkivnega inženirstva – ožiljenju. Pridobljena znanja o žilni komponenti lipoaspiratov so potencialno uporabna na širokem področju zdravljenja s celičnimi terapijami, kjer je ožiljenje ključnega pomena, kot npr.: tkivni implanti za kostne poškodbe, poškodbe mehkih (kožnih) tkiv, poškodbe srčne in skeletne mišice, zdravljenje bolezni žilja, težko celeče rane, ipd. Osnovna dejavnost podjetja Educell je razvoj celičnih terapij za namene zdravljenja in regeneracije humanih tkiv. Na osnovi pridobljenih rezultatov smo v podjetju že tekom projekta razvili novo celično tehnologijo, ki omogoča regeneracijo kostnega in mehkega tkiva in predstavlja primer neposredne uporabe znanstvenih rezultatov za razvoj celične terapije in njene uporabe v kliniki. Pridobljeni rezultati predstavljajo tudi možnosti za razvoj novih celičnih produktov ter metod kontrole kakovosti in zato omogočajo neposreden napredek podjetja kot tudi celotne gospodarske panoge - biotehnologije. Vpeljava pridobljenih znanj v klinično prakso ima tudi velik socialno-ekonomski pomen, saj učinkovitejši pristopi zdravljenja zmanjšajo stroške obravnave bolezni. Zaradi učinkovitejše terapije se število ponovnih obravnav zmanjša, kar posledično pomeni tudi manjše stroške in višjo kakovost življenja pacientov. Tekom projekta so se vzpostavila in ohranjala številna sodelovanja tako z domačimi kot s tujimi partnerji, vključujoč industrijo in akademijo, kar predstavlja veliko dodano vrednost rezultatom ter večjo konkurenčnost slovenske znanosti in podjetij. Vpeljava inovativnih pristopov zdravljenja v klinično prakso pomeni promocijo podjetja, raziskovalnih organizacij, slovenskih znanstvenikov in države v mednarodnem prostoru, saj so primeri uspešne uporabe celičnih terapij v klinični praksi še vedno razmeroma redki. Vpeljava novih pristopov zdravljenja bo pripomogla k razvoju biotehnologije, oz. natančneje tkivnega inženirstva, ki je v Sloveniji, primerjalno z Zahodnim svetom še precej nerazvito. Razvoj omenjenega področja bo nudil tudi večjo možnost kakovostnejšega izobraževanja in zaposlitev za mlade v slovenskem prostoru. Pridobljeno znanje se bo ohranjalo in prenašalo tudi na študente in sicer preko programov biotehnologije Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
