Nadzieja dla ofiar oparzeń: nowa technologia przeszczepów skóry z TAU i Sheba Medical Center

Naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie oraz Centrum Medycznego Sheba w Tel Hashomer opracowali innowacyjny odpowiednik skóry bioinżynieryjnej przeznaczony do przeszczepów u pacjentów z oparzeniami. Skóra ta, wytworzona z komórek własnych pacjenta, charakteryzuje się większą stabilnością, wytrzymałością i elastycznością niż obecnie stosowane terapie, co ułatwia jej stosowanie. W modelu rany pełnej grubości uzyskano zamknięcie rany w czasie o połowę krótszym niż w przypadku standardowych terapii. Inspiracją dla badań była trwająca wojna i wzrost liczby poważnych obrażeń oparzeniowych, które podkreśliły pilną potrzebę skuteczniejszych rozwiązań terapeutycznych.

Pionierskie badanie zostało przeprowadzone pod kierownictwem prof. Lihi Adler-Abramovich i doktorantki Dany Cohen-Gerassi z Laboratorium Materiałów Bioinspirowanych i Nanotechnologii na Wydziale Medycyny Stomatologicznej Goldschleger przy Wydziale Nauk Medycznych i Zdrowia Uniwersytetu w Tel Awiwie, we współpracy z: dr Ayelet Di Segni, dyrektorką Banku Tkanek Sheba i Laboratorium Inżynierii Zielonej Skóry; dr. Amitiem Sittem z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Tel Awiwie; prof. Josefem Haikiem, kierownikiem Oddziału Chirurgii Plastycznej i Krajowego Centrum Leczenia Oparzeń w Sheba; dr. Motim Haratsem, szefem Narodowego Centrum Intensywnej Opieki nad Pacjentami z Oparzeniami; dr Mariną Ben-Shoshan i dr Adi Liiani z Laboratorium Inżynierii Zielonej Skóry; prof. Itzhakiem Bindermanem oraz prof. Yosim Shacham-Diamandem z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu w Tel Awiwie. Artykuł ukazał się w prestiżowym czasopiśmie Advanced Functional Materials.

„Interwencja chirurgiczna jest często niezbędna w przypadku oparzeń drugiego stopnia i wyższych, by przywrócić ciągłość skóry, zapobiec infekcjom i ratować życie” – wyjaśnia prof. Adler-Abramovich. „Złotym standardem pozostaje autologiczny przeszczep skóry, w którym pobiera się zdrową skórę z innego obszaru ciała i przeszczepia na miejsce oparzenia. Metoda ta ma jednak istotne wady, przede wszystkim konieczność uszkodzenia zdrowej tkanki. Jest to szczególnie problematyczne przy rozległych oparzeniach, gdy dostępna powierzchnia zdrowej skóry jest ograniczona.”

Alternatywą stosowaną obecnie w Izraelu tylko w Sheba Medical Center jest hodowla naskórka z komórek pacjenta (CEA). Pobierana jest niewielka biopsja, a następnie wyizolowane komórki są namnażane w laboratorium. Unika się w ten sposób uszkodzenia skóry dawcy, ale pojawiają się inne problemy: komórki hodowane są na podłożu z mysich fibroblastów, które muszą być dokładnie usunięte; po oddzieleniu od podłoża skóra kurczy się o ponad 50%, co zmniejsza wydajność – do pokrycia np. ręki potrzeba nawet 30 przeszczepów; co więcej, hodowana skóra składa się wyłącznie z naskórka, przez co jest cienka, delikatna i zawija się na brzegach.

Potrzeba nowoczesnych rozwiązań jest szczególnie pilna w czasie wojny, gdy wielu żołnierzy doznaje oparzeń. Zarówno dla nich, jak i dla cywilów, trwały przeszczep bioinżynieryjny może istotnie poprawić szanse na przeżycie i jakość życia. „Od października 2023 roku w Sheba leczymy wielu młodych ludzi z oparzeniami” – mówi dr Di Segni. „W takich chwilach kluczowe jest jak najszybsze przeniesienie wiedzy z laboratorium do łóżka chorego. Naszym celem jest stworzenie przeszczepu, który naprawdę zrewolucjonizuje proces leczenia.”

Zespół badaczy z TAU i Sheba stworzył więc wielowarstwowe, wielokomórkowe przeszczepy skóry bioinżynieryjnej, które naśladują właściwości i funkcję naturalnej skóry – bez kurczenia się, bez podatności na rozerwanie i bez dodatków pochodzenia zwierzęcego.

„Zaprojektowaliśmy rusztowanie nanowłóknowe z polimeru PCL, który jest już zatwierdzony przez FDA, i połączyliśmy je z bioaktywnym peptydem – krótkim łańcuchem aminokwasowym wspierającym adhezję i wzrost komórek” – wyjaśnia Dana Cohen-Gerassi. „Następnie zaszczepiliśmy rusztowanie komórkami skóry pacjenta. Co niezwykłe, komórki samoczynnie zorganizowały się: fibroblasty zasiedliły jedną stronę, a keratynocyty drugą – odzwierciedlając budowę prawdziwej skóry.”

Dr Marina Ben-Shoshan dodaje: „Nasz przeszczep się nie kurczy, jest wytrzymały, elastyczny i łatwy w obsłudze. Testy na modelach zwierzęcych wykazały imponujące przyspieszenie gojenia – zamiast 8 dni na zamknięcie połowy rany, wystarczyły 4 dni. Co więcej, zaobserwowaliśmy odrastanie struktur takich jak mieszki włosowe.”

Dr Amit Sitt podkreśla, że rusztowania nanowłóknowe można łatwo wytwarzać na dużą skalę z dostępnych materiałów biokompatybilnych, co umożliwia ich masową produkcję i wzbogacenie o substancje wspomagające gojenie.

Prof. Yossi Haik z Sheba konkluduje: „Opracowana przez nas skóra bioinżynieryjna to prawdziwy przełom. Całkowicie stworzona z komórek pacjenta, jest mocna, elastyczna i znacząco przyspiesza gojenie. To krok milowy w stronę spersonalizowanych terapii, które mogą odmienić los pacjentów z ciężkimi oparzeniami – żołnierzy i cywilów. Następny etap to testy w kolejnych modelach i rozpoczęcie procedur regulacyjnych, by technologia mogła trafić do praktyki klinicznej.”