Kości i nanorurki - co je łączy?

Naukowcy opracowali technikę, dzięki której prawdopodobnie pewnego dnia możliwe stanie się hodowanie dowolnych kości.

Byłyby one przydatne w sytuacjach, gdy ludzie tracą fragmenty swoich kości, na przykład w poważnych wypadkach lub podczas operacji chirurgicznych, zwłaszcza usuwania pewnych rodzajów raka. Powstałe braki można wypełniać przeszczepami, problem jednak w tym, że obecnie źródła tkanek kostnych są dalekie od doskonałości.

Jedną z możliwości jest pobranie kawałka innej kości z ciała pacjenta. Wiąże się to najmniejszym ryzykiem odrzucenia transplantowanej tkanki, lecz również z powstaniem ubytku gdzie indziej, bólem i podwyższoną szansą wystąpienia komplikacji. Czasami używane są także kości nieboszczyków, lecz przyjmują się one gorzej niż własne. Z kolei sztuczne, na przykład ceramiczne kości nadają się właściwie tylko do wydłużania naturalnych przeszczepów.

Według Laury Zanello, profesor biochemii na Uniwersytecie Kalifornii w Riverside, idealnym rozwiązaniem byłyby zastępcze fragmenty kości, pasujące idealnie do ubytku i do pacjenta.

Jej zespół stworzył system, w którym komórki kostne rosną na rusztowaniach z nanorurek, czyli niezwykle mocnych strukur mikroskopijnych rozmiarów, zwykle o średnicy nie przekraczającej kilku nanometrów. Na chwilę obecną grupa używa komórek laboratoryjnych szczurów.

Gdy już technika zostanie dopracowana, nanorurki będzie można odpowiednio formować, tak więc, gdy zostaną pokryte komórkami kostnymi pacjenta, będą idealnie pasować do luki w uszkodzonej kości. Po pewnym czasie obie części zrosną się, podobnie jak ma to miejsce w przypadku typowego przeszczepu. Zanello twierdzi, że prawdopodobieństwo odrzucenia jej wynalazku przez organizm jest małe, ponieważ węgiel jest biologicznie przyjaznym pierwiastkiem, a ponadto wstawka składałaby się z komórek pacjenta.

Dodaje też, że wielu naukowców próbowało połączyć węglowe nanorurki z różnymi typami żywych komórek, jednak do tej pory obumierały one szybko, zatrute samymi rurkami. Jako przyczynę podaje odkładanie się w nanorurkach ciężkich metali podczas procesu produkcyjnego. Pierwiastki te są toksyczne dla większości komórek. Jednakże Bin Zhao, absolwent wydziału chemii należący do zespołu profesor Zanello, a teraz naukowiec w Narodowym Laboratorium Oak Ridge, zdołał otrzymać rurki czystsze niż wcześniej.

"Najwyraźniej to właśnie jest przyczyną, dla której nasze komórki kostne mogą rosnąć na tych węglowych nanorurkach", powiedziała Zanello. "Najbardziej fascynujące jest to, że nie tylko rosną i się dzielą, ale również wydzielają substancję międzykomórkową kości". Taka substancja pozwala komórkom łączyć się z właściwą kością.

Rezultaty są obiecujące, jednakże to zaledwie pierwszy krok na długiej drodze do leczenia ludzkich kości, zauważa Zanello. Wyjątkowo ważne będzie przetestowanie, jak organizm toleruje struktury nanorurkowe, które przecież, choć ukryte pod tkanką kostną, pozostawałyby w ciele na stałe.