Cześć! Słyszałeś kiedyś o takim dziale neuronauki jak inżynieria tkanki nerwowej? Prawdopodobnie nie, bo nie jest to zbyt często poruszany temat. Zacznę od tematu ogólniejszego. Inżynieria tkanek (lub tkankowa) jest to taka dziedzina nauk technicznych, która skupia wiedzę inżynierską i medyczną, dzięki czemu możliwe jest stworzenie zastępstwa dla tkanek, a nawet dla całych organów. Obecnie, jeśli pacjent ma silną niewydolność jakiegoś narządu, przez co kierowany jest na przeszczep, często stosowaną praktyką jest transplantacja od zmarłego dawcy (np. serce, płuca, nerki, wątroba) albo od dawcy żywego (np. nerki, wątroba). Dawców jest znacznie mniej niż osób, które czekają na kompatybilną transplantację, co tworzy zapotrzebowanie medyczne na nowe, technologiczne rozwiązania. Inżynieria tkankowa stara się na tę potrzebę odpowiedzieć.
Co to są komórki macierzyste?
Żeby zrozumieć ideę inżynierii tkankowej, potrzebne będzie zrozumienie, o co chodzi z komórkami macierzystymi. Są to takie komórki, które mogą różnicować się (czyli specjalizować) w różne typy komórek i mogą dzielić się, tworząc więcej komórek tego samego rodzaju. Popularne w nauce są pluripotencjalne komórki macierzyste – mogą różnicować się one w niemal każdy rodzaj komórek (wyjątkiem są komórki łożyska). Takie różnicowanie, czyli specjalizację, można laboratoryjnie nakierować. Innymi słowy, jeśli mamy do dyspozycji komórki macierzyste, można tak je kontrolować, żeby zróżnicowały się w taki typ komórek tkankowych, na jakim nam zależy. Przynajmniej w teorii. Póki co, zdecydowanie nie wszystkie badania kończą się sukcesem, ale na tym polega rozwój medyczny, więc nikogo nie powinno to martwić, ani tym bardziej dziwić.
Medycyna regeneracyjna
Ważnym nurtem inżynierii tkankowej jest medycyna regeneracyjna, czyli wspieranie regeneracji, naprawy oraz gojenia uszkodzonych narządów. Do regeneracji tkanek używane są często tzw. „rusztowania” (ang. scaffolds), których celem jest stabilizacja i umożliwienie formowania tkanki przestrzennie. Na nich można umieścić np. komórki macierzyste poprzez ich „zasianie”, a następnie trzeba czekać, aż komórki zaczną pokrywać rusztowanie. Ważny jest materiał, z którego scaffold jest robiony – jeśli ma on odpowiednie parametry mechaniczne i chemiczne, komórki zaczynają go kolonizować, co finalnie ma prowadzić do rekonstrukcji tkanki.
Inżynieria tkanki nerwowej – zagrożenia
Inżynieria tkanki nerwowej (ang. neural tissue engineering) to jedna z gałęzi inżynierii tkankowej. Jej rozwój jest bardzo potrzebny, gdyż tkanka i komórki nerwowe mają dużą trudność w samodzielnej regeneracji po uszkodzeniu. Dotychczas nie była zbyt szeroko stosowana w szpitalach z jednego prostego powodu – nigdy nie ma pewności, czy taka terapia nie przyniesie więcej szkody niż pożytku. Chcielibyśmy mieć więcej kontroli nad komórkami macierzystymi, ale czasem ciężko jest nad nimi zapanować. Jedną z ich zalet jest to, że ulegają podziałom, tworząc w szybkim czasie wiele komórek. Mnożą się, potencjalnie mogąc odbudować tkankę. Ale ta zaleta niesie ze sobą duże ryzyko – jeśli komórki „wymkną się spod kontroli”, mogą powodować kancerogenezę, czyli zmiany, które skutkują powstawaniem nowotworów.
Niestety, odkrycia w laboratoriach, na modelach zwierzęcych, nie zawsze z łatwością można przełożyć na ludzi. Niemniej jednak, uważam, że jest to szybko rozwijająca się gałąź neuronauki prezentująca ogromny potencjał i chciałabym trochę o niej napisać. Jestem pewna, że w przeciągu najbliższych lat naukowcy znajdą sposób, żeby regeneracja tkanek (nerwowej i nie tylko) była skuteczna i nie obarczona takim ryzykiem.
Inżynieria tkanek ośrodkowego układu nerwowego
Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) to po prostu mózg i rdzeń kręgowy (spójrz na grafikę poniżej). Uszkodzenia OUN mogą nastąpić m.in. w wyniku udaru, zaburzeń neurodegeneracyjnych, czy urazów i jest kilka metod, mających na celu naprawę tkanki nerwowej, które są obecnie badane:
- implantacja komórek macierzystych bezpośrednio do miejsca uszkodzenia
- hodowanie tkanki nerwowej in vitro na rusztowaniach
- dostarczanie morfogenu (substancji, która ma wpływ na różnicowanie się komórek w pobliżu) do miejsca uszkodzenia
Inżynieria tkanek obwodowego układu nerwowego
Obwodowy układ nerwowy (ObUN) umożliwia połączenie i komunikację OUN z mięśniami, narządami i gruczołami. W skład ObUN wchodzą nerwy i zwoje. Zwoje to skupiska ciał neuronów. Z kolei nerwy można wyobrazić sobie jako takie kable, w których znajduje się wiele aksonów (wypustek neuronów, zobacz na obrazku poniżej), które za zadanie mają przekazywanie informacji, którą wysyła ciało neuronu. Jest to zatem taki pęczek wielu aksonów, które za pomocą impulsów elektrochemicznych, przesyłają sygnał do innych komórek. Dodam, że każdy neuron ma tylko jeden akson.
Uszkodzenia ObUN
Uszkodzenia obwodowego układu nerwowego dotyczą zazwyczaj nerwów, są głównie następstwem urazów i polegają na przerwaniu ciągłości nerwu. Inne powody uszkodzenia nerwów to niedokrwienie lub ich ucisk. Leczenie uszkodzeń ObUN może polegać na:
- chirurgicznym połączeniu przerwanego nerwu
- zastosowaniu graftów tkankowych (czyli przeszczepów tkanki), służących jako „pomosty” mające połączyć przerwany nerw
- zastosowaniu kanałów do prowadzenia nerwów (ang. nerve guidance conduit), które są swojego rodzaju sztuczną wersją graftów tkankowych – wytwarza się je w laboratorium, w przeciwieństwie do bardziej naturalnego przeszczepu
Czy wyhodujemy sztuczny mózg?
Z dzisiejszą wiedzą naukową – daleko nam do takich tworów. Efekty uboczne obecnych terapii są na ten moment na tyle ryzykowne, że nawet w skali mikro są oszczędnie i uważnie stosowane. Co będzie za pięć lat? Za dziesięć? Pięćdziesiąt? Nie wiadomo. Sztuczny mózg jest ideą bardzo nieetyczną i mam nadzieję, że jeśli jakimś zespołom badawczym taki pomysł chodzi po głowie, to się szybko opanują, widząc potencjalne zagrożenia takich idei. Niemniej jednak, inżynieria tkanki nerwowej i sztuczne fragmenty mózgu mogłyby, być może, zredukować skutki niektórych urazów, chorób neurodegeneracyjnych, czy udarów. Jeśli my lub nasi bliscy borykamy się z takimi problemami, to na pewno szczególnie mocno czekamy na postępy w tej dziedzinie.
No Comments