Obnavljanje hrskavice koljena električnim signalima

Bioinženjeri su uspješno obnovili hrskavicu u zečjem koljenu, što je obećavajući skok prema zacjeljivanju zglobova kod ljudi. Riječ je o bioinžinjerima tvrtke UConna o čemu izvještavaju u izdanju Science Translational Medicine.
Artritis je česta i bolna bolest uzrokovana oštećenjem zglobova. Obično jastučići hrskavice ublažavaju mjesta gdje bi se inače događalo trenje kosti. Ali ozljede ili starost mogu hrskavicu istrošiti. Kako hrskavica propada, kost počinje udarati u kost, a svakodnevne aktivnosti poput hodanja postaju užasno bolne.
Najbolji dostupni tretmani pokušavaju zamijeniti oštećenu hrskavicu zdravim komadom uzetim iz drugog dijela tijela ili donora. Ali zahvat ima ograničenja, presađivanjem bi se moglo ozlijediti mjesto odakle je uzeta, ako je od nekog drugog, može se dogoditi da organizam hrskavicu odbaci.
Najbolji mogući tretman bio bi ponovni rast zdrave hrskavice u oštećenom zglobu. Neki istraživači pokušali su pojačati kemijske čimbenike rasta kako bi potaknuli tijelo na samostalni rast hrskavica; drugi pokušaji se oslanjaju na bioinženjerske mogućnosti kako bi tijelu dali predložak da stvori novo tkivo. Ali niti jedan od ovih pristupa ne daje još najbolje rezultate.
"Ponovno izrasla hrskavica ne ponaša se kao urođena hrskavica. Oštećuje se pod normalnim stresom zgloba, kaže bioinženjer UConna Thanh Nguyen sa Sveučilišta Connecticut. Nguyenov laboratorij radio je na regeneraciji hrskavice i otkrili su da su električni signali ključni za normalan rast. Dizajnirali su skelu za tkivo napravljenu od nanovlakna poli-L mliječne kiseline, biorazgradivog polimera koji se često koristi za šivanje kirurških rana. Nanomaterijal ima svojstvo zvano piezoelektricitet. Kada se stisne, proizvodi slabu električnu struju. Redovito kretanje zgloba, kao što je osoba koja hoda, može uzrokovati da skela generira slabo, ali postojano električno polje koje potiče stanice da ga koloniziraju i prerastu u hrskavicu. Nisu potrebni nikakvi vanjski čimbenici rasta ili matične stanice, a najvažnije je da je hrskavica koja raste mehanički robusna.
Tim je nedavno testirao skelu u koljenu ozlijeđenog zeca. Zecu je dopušteno da skoči na traku za trčanje kako bi vježbao nakon ugradnje skele, a kao što je i predviđeno, hrskavica je normalno izrasla. "Piezoelektricitet je fenomen koji također postoji u ljudskom tijelu. Kost, hrskavica, kolagen, DNK i razni proteini imaju piezoelektrični odgovor. Naš pristup liječenju hrskavice je visoko klinički translativan, a mi ćemo pomnije proučiti povezani mehanizam zacjeljivanja", kaže dr. Yang Liu, postdoktorand u Nguyenovoj grupi i glavni autor objavljenog rada. Ako piezoelektrični princip pomažu i starijim životinjama da ozdrave, to bi uistinu mogao biti značajan bioinžinjerski doseg.