Optoceutyka: Nowa Technika Medycyny Regeneracyjnej
- 9 listopada 2020
Obecnie terapia genowa, inżynieria biomedyczna i terapia komórkami macierzystymi należą do jednych z najczęstszych i najczęściej badanych technik medycyny regeneracyjnej. Niestety, większości dostępnych obecnie strategii brakuje kluczowych cech - takich jak selektywność i odwracalność - a naukowcy nadal badają szereg obiecujących alternatyw w dążeniu do opóźnienia procesu starzenia się i zmniejszenia podatności organizmu na choroby. Nowe odkrycie w dziedzinie medycyny regeneracyjnej wykazuje potencjał, który może pobudzić postęp w dziedzinie inżynierii tkankowej; nowatorskie badania przeprowadzone przez Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) w Mediolanie ujawniły korzyści płynące z wykorzystania światła w celu ułatwienia tworzenia nowych naczyń krwionośnych w nowej technice zwanej "optoceutyką".
"Mówimy o zupełnie nowej technice, która może doprowadzić nas do ważnych wyników w inżynierii tkankowej", powiedziała jedna z głównych autorek, Maria Rosa Antognazza, badaczka z IIT. "Wykorzystanie światła jako bodźca jest o wiele bardziej wszechstronne i o wiele mniej inwazyjne w porównaniu z wykorzystaniem elektrod; może być skierowane w bardziej specyficzny sposób na różne populacje komórek obiekty leczenia. Celem jest stworzenie nowego obszaru badań, który nazywamy "optoceutyką", zdolną do współdziałania z technologią farmaceutyczną i elektroceutyczną o ogromnym potencjale aplikacyjnym".
Używanie światła do wpływania na komórki tkankowe
Opublikowane w Science Advances badania ujawniają zdolność do wpływania na komórki tkankowe poprzez połączenie światła widzialnego i biokompatybilnych materiałów. Wraz z fizjologiem sercowo-naczyniowym Francesco Lodolą, Antognazzą i zespołem badawczym wykazano, że możliwe jest zastosowanie metody optoceutycznej do komórek progenitorowych tkanki śródbłonka w celu wpłynięcia na losy tych komórek - jest to proces szeroko badany w tej dziedzinie.
Dzięki połączeniu sprzężonych polimerów z zaletami stymulacji optycznej (w porównaniu z obecnymi metodami elektromechanicznej i chemicznej stymulacji), badacze byli w stanie uzyskać optyczną kontrolę nad losami komórek tworzących kolonie śródbłonka. Udało im się skutecznie promować proces angiogenezy in vitro poprzez wykorzystanie materiałów foto-aktywnych jako substratów komórkowych i stymulowanie ich krótkimi impulsami światła widzialnego.
Wywieranie wpływu na komórki tkankowe za pomocą światła zapewnia niespotykaną dotąd rozdzielczość przestrzenną i czasową, zgodnie z treścią artykułu, a także pozwala na mniejszą inwazyjność i większą selektywność tej techniki. Wyniki tego badania oraz możliwość poprawy wyników terapii autologicznej opartej na komórkach w żyle mogą utorować drogę do znaczącego rozwoju w leczeniu chorób układu krążenia i medycyny regeneracyjnej jako całości.
Finansowane przez Unię Europejską, ostatnie badanie zostało przeprowadzone w ramach dwóch projektów - LINCE i LION-HEARTED. Projekt LINCE rozpoczął się od stworzenia urządzeń biotechnologicznych umożliwiających kontrolę metabolizmu komórkowego z wykorzystaniem światła i nanotechnologii, natomiast projekt LION-HEARTED ma na celu wdrożenie technologii optoceutycznej do medycyny regeneracyjnej układu sercowo-naczyniowego, w szczególności poprzez opracowanie nowych ukierunkowanych terapii biotechnologicznych w leczeniu pacjentów po przebytych chorobach nowotworowych.
Chociaż jest to bardzo obiecująca nowa technika regeneracyjna, dziedzina optoceutyki wymaga znacznie dalszej oceny i badań w ramach działań badawczych odrębnych od LINCE i LION-HEARTED. Zanim możliwe będzie określenie jakichkolwiek zastosowań klinicznych, strategia ta będzie musiała być z powodzeniem zastosowana do innych modeli komórkowych będących przedmiotem zainteresowania w zakresie regeneracji tkanek. Jednakże nowo odkryta możliwość modulowania losu komórek poprzez stymulację optyczną pozwoli badaczom na uzyskanie wysokiej precyzji, a jednocześnie minimalnej inwazyjności i może być odpowiednia dla kilku zastosowań terapeutycznych w dziedzinie medycyny regeneracyjnej w przyszłości.