Dr. Lacza Zsombor. Vérből csont. humán allograft

Átírás

1 Dr. Lacza Zsombor Vérből csont humán allograft

2 Vérből csont Az emberek egy jelentős hányadában ott él a jóságos doktor bácsi képzete, aki a betegágy mellett állva segít a szenvedőkön. Nagyon sok fiatal ezért is választja az orvosi pályát. A tapasztalat viszont azt mutatja, hogy az egyetemet elvégzett orvosok közül néhányan egy idő után eltávolodnak a betegágytól. Kutatók lesznek. Persze jócskán találunk példát arra, hogy kutatóként olyan eredményeket érnek el, amivel sokkalta több betegen tudnak segíteni, mintha az ágy mellett maradnak. Dr. Lacza Zsombor, a Semmelweis Egyetem Általános Orvostudományi Kar, Klinikai Kísérleti Kutató Intézet tudományos főmunkatársa, ortopéd szakorvos ez utóbbi csoportba tartozik, annyi kiegészítéssel, hogy ő nem fordított teljesen hátat a betegágynak. Álláspontja szerint az orvossá válásban nincs útelágazás, és ő maga sem tért le más irányba. Már végzős medikus korában megosztotta az idejét a laboratórium és a mentőautó között. Később, PhD-hallgatóként, bejárt ügyelni és asszisztálni az idegsebészetre, akkor még ez a szakterület érdekelte. Ám végül a regenerációs orvostudomány gondolatköre fogta meg. Röviden összefoglalva ez azt jelenti: ne foglalkozzunk azzal, hogyan alakult ki egy bizonyos funkció hiánya ez már kész helyzet az orvos számára, nézzük inkább azt, miként lehetne a funkciót újra felépíteni! Az egyetemes orvostudomány ugyanis általában nem halad elég gyorsan ahhoz, hogy minden betegségnek megtaláljuk az okát, és ezt hatékonyan kezelni tudjuk. A regeneratív orvoslásra tehát egyre nagyobb szükség van. Ha valami nem működik, próbáljuk újra működésbe hozni, és ehhez rendeljük hozzá a tudományos eszközöket. A csontpótlás például régóta sürgető feladat. Helye van a traumatológiától kezdve a fogászatig, és még számtalan szakterületen. Erre működő megoldásokkal már találkozhatunk is. Ilyen a csonthiány máshonnan kivett csonttal való pótlása, az autograft. Azt viszont szintén régóta és pontosan tudjuk, hogy az emberben nincsenek tartalék alkatrészek. Ahonnan elvesszük, ott mindig hiányozni fog, fájni fog, funkciókiesést okozhat. Egy orvosnak nem öröm, hogy kivesz valahonnan csontot, miközben tudja, hogy ott hiányozni fog, csak azzal nyugtatja magát, hogy így mégis kisebb bajt csinál, mint amekkora gyógyítást tesz a másik oldalon. Természetes igény tehát, hogy olyan beültethető csontot használjon, amit nem az élő betegből kell kivenni, hanem műtéti anyagból vagy cadaverből származik. Ilyeneket már a II. világháború óta be lehet szerezni. Nem szükséges az alkalmazásához a donor régió feltárása, így kisebb műtéti megterhelést jelent a páciensnek, és kisebb az operációt követő szövődmények előfordulásának az esélye, rövidül a beavatkozás ideje. A csontot a szövetbankok megtisztítják minden élő anyagtól, és kapunk egy szervetlen vázat. Ez az allograft. Meglehetősen agresszív fiziko-kémiai eljárásokkal sterillé, kompatibilissé alakítják, akár még állatcsont is beültethetővé válik emberbe, mert az állatiságát is megszüntetik. Viszont pont azzal, hogy ennyire megtisztítjuk ezeket a csontokat, bennük a sejt nem él, sőt nagyon nehezen alakul át élő csonttá. Idegen anyag a szervezetben, mint pl. egy bent felejtett lövedék. A cél az volt, hogy az allograftot mozdítsuk el az autograft irányába még a laboratóriumban, és csak utána ültessük be. Pótolni kell a csontfehérjéket és csontvelői őssejteket, valamint egyéb kiegészítő anyagokat kell hozzáadni. Ilyen meg-

3 oldáson többen is dolgoznak, jelen esetben az ötlet az volt, hogyha a sejteket, a növekedési faktorokat, csontfehérjéket elhagyjuk, és kizárólag szérum-albumint teszünk a csontra, az már kitűnő eredményeket hoz. Ez sikerült is, bár az ötlettől az alkalmazhatóságig kilenc év telt el! A beültetés után ez az új csont a környezetében lévő csontvelőőssejteket aktiválja, azok benépesítik a graftot, és elindítják a gyors átépülés irányába. Megindul az oszteogenezis. A felismerés újszerűsége abban állt, hogy a vérből kinyert szérum-albumin önmagában elegendő hozzá! A szokásosnál sokkal jobb biológiai minőséget eredményez anélkül, hogy személyre szabott sejtterápiás eljárást kellene alkalmazni. Viszonylag rövid idő alatt új, használható, az eddigieknél jobb minőségű termékhez jutunk általa. A kísérletek 2006-ban kezdődtek, 2008-ban adták be az első szabadalmat. Mintegy öt évre rá az Egyesült Államokban meg is adták a szabadalmat, majd később Európában is. Emberben az első beültetésre 2010-ben került sor, és a hatóságok 2015-ben hozzájárultak a BoneAlbumin szöveti termékként való bevezetéséhez. Ez az év más szempontból is kiemelkedőnek számít: dr. Lacza Zsombor a Parlamentben átvehette az eredményes innovatív műszaki-szellemi alkotásokért járó Gábor Dénes-díjat. A jó ötlet önmagában még csak fél siker, a megvalósításhoz pénzre is szükség van. Az egyetemen folyó kutatások egy idő után eljutottak arra a pontra, amikor azt már ki kell vinni egy start-up cégbe. Először 2012-ben, a Lacerta Technologies GmbH-t (mai nevén OrthoSera GmbH) alapították meg Ausztriában, Björn Ehring, egy német üzleti angyal segítségével. Ott találtak olyan inkubációs környezetet, ami elegendő forrást kínált a további fejlesztésekhez. Amikor viszont eljött a piacra lépés ideje, Magyarország volt az a hely, ahol ezt legelőször megtették. Itt viszont már egy új szervezeti egységet kellett létrehozni. Ez lett az OrthoSera Dental Kft., ami a Széchenyi Tőkealaptól is kapott finanszírozást az új technológia fogászati, szájsebészeti hasznosítása érdekében. A kilenc év eredménye: a gyógyászatban jelenleg kapható és használatos anyag, a BoneAlbumin albuminbevonattal ellátott csontallograft. A csont beültetése után az albumin kioldódik a graftból a környező szövetekbe, és ennek köszönhetően fokozódik a csontképző sejtek aktivitása, így gyorsabb csontosodás érhető el, jelentősen rövidítve a teljes kezelési időt. Az eljárást az ortopédiában már 2010 óta sikerrel alkalmazzák, főleg a csípő- és térdprotézisek, csontdefektusok gyógyítása során. A követéses vizsgálatok egy év után is intenzív csontátépülést mutatnak a graft területén márciusa óta a BoneAlbuminnak ugyancsak rendszeres felhasználója a Semmelweis Egyetem Orális Diagnosztikai Tanszék Dento-alveoláris Sebészeti Osztálya is. Ők azt tapasztalták, hogy tökéletesebbé válik a csontosodás mértéke és a szöveti integráció, így például stabil, biztos alapba készíthető az implantációs fogpótlás. Mindkét felhasználási területen beigazolódott, hogy az eredeti szövetstruktúrával csaknem megegyező csontszerkezet alakul ki, mely denzitásában, keménységében és merevségében is ideális értékeket mutat. Ráadásul nemcsak a kezelési idő rövidebb, a posztoperatív fájdalom is enyhébb. A kutatás nem állt meg, időközben az OrthoSeránál kifejlesztettek még egy szérum alapú technológiát, melynek további felhasználási lehetőségei vannak. Azt pedig már az Euroventures kockázati tőkealap által vezetett befektetői konzorcium finanszírozza.

4 Újabb, hatásos eszköz az orvosok kezében Minden orvos egyetért azzal az állítással, hogy a prevenció hatékonyabb és olcsóbb megoldás, mint a már kialakult betegség gyógyítása. Az fogászati implantológia sikerei, rohamos fejlődése láttán viszont sokakban felmerült már a kérdés: miként lehetne ezt a hatalmas, korszerű tudásanyagot a prevencióban is hasznosítani? Egy korábbi cikkünkben (Vérből csont Dental Hírek, szám) már beszámoltunk arról, milyen kutatások folynak az Ortho Sera Dental Kft.-nél, illetve milyen figyelemre méltó eredményeket értek már el dr. Lacza Zsombor, a Semmelweis Egyetem Általános Orvostudományi Kar, Klinikai Kísérleti Kutató Intézet tudományos főmunkatársa, ortopéd szakorvos. Kérdésünkre megerősítette, hogy a regenerációs orvoslás mellett a preventív gondolkodás sem idegen tőlük, sőt már komoly lépéseket is tettek ezen a téren. Az emberi eredetű szövetkonzerveket az elmúlt időszakban már egyre többen használják az orvoslásban, ez egyre inkább felfutóban lévő gyakorlat. A humán szövetgraftok sorra kiváltják a korábban használt mesterséges anyagokat, az állati eredetű termékeket vagy a nem használunk semmit megoldást. Az OrthoSera Dental Kft. kutatóinak figyelme most új irányba fordult. A szérumalbumin a vér leggyakoribb fehérjéje, ennek előnyös hatásait használjuk fel a BoneAlbumin esetében mondta el Lacza doktor. De a szérumban vannak még más, potenciális hatóanyagok. Ezek jellemzően növekedési faktorok, citokinek, amelyek a szövetközti térben azokon a sejteken hatnak, melyekkel kapcsolatba kerülnek, a sejtek közötti kommunikációban játszanak alapvető szerepet. Egyszerre (egyebek mellett) okozói a gyulladásnak, ugyanakkor a regenerációban is fontos szerepe játszanak. Ha egy sejt megsérül, elkezd növekedési faktorokat termelni, arra buzdítva a szomszéd sejteket, hogy kezdjenek osztódni, és foltozzák be a hiányt. Gazdag irodalmi háttere van annak, hogy minden szövetközti térben bármilyen sérülés esetén - sohasem egy uralkodó növekedési faktor dolgozik, hanem inkább tíz, húsz vagy még több különböző faktor egymásra gyakorolt hatásából alakul ki az adott sejtválasz. Ezt a klasszikus gyógyszeres terápiával utánozni nagyon nehéz, mert egy gyógyszernek csak egy hatóanyaga van. Például a csont morfogenikus fehérjét bone morphogenic protein 2, ezt a nagyon erős csontnövekedést indukáló faktort, kihozták gyógyszer formában. Használják is, elsősorban a gerincsebészetben arra, hogy a csontfúziót segítsék. Sajnos Magyarországon nem nagyon lehet hozzáférni, mert 1500 euró körül van egy dózis ára. A kutatócsoportban viszont már foglalkoznak ezzel a gondolattal? A vérszérumban vannak ilyen növekedési faktorok, és ezekkel különböző hatásokat lehet elérni. Azon dolgozunk, hogy előállítsunk egy olyan szérumváltozatot, ami a regeneráció irányába fejt ki maximális hatást. Olyan citokineket termel, ami a sejteket elsősorban szaporodásra készteti, és nem pl. gyulladásra. A kísérleteink ott tartanak, hogy humán porckopás vagy ízületi

5 degenerációból származó csontfelszíneket tenyésztettünk már a laboratóriumban, majd ezeket tettük ki további sérülésnek. Ezt a sérülést különböző szérumkoncentrátumokkal, illetve izolált növekedési faktorokkal próbáltuk kezelni. Sikerült a kísérletekkel igazolni, hogy van olyan szérumfrakció, ami sokkal erőteljesebben képes a sejteket szaporodásra bírni sérülés esetén, mint más szérumfrakciók. Az eljárás in vitro már sikeresnek tekinthető. Ezt az autológ szérumot saját vérből lehet izolálni. Kialakítottunk erre a célra egy viszonylag egyszerű készüléket, mely egy fecskendőből és egy centrifugából álló kit. Ennek segítségével ezt a regeneratív szérumot el tudjuk különíteni. Mivel az izoláció teljesen zárt rendszerben, a beteg saját véréből történik, ezért vissza is adható a betegnek, akár egy ülésben, ugyanannak a beavatkozásnak a keretében. Humán eredményeink ugyan még nincsenek, mert először meg kell szerezni az új eszköz forgalomba hozatali engedélyét. Most tartunk az adminisztrációs eljárás utolsó lépéseinél. Amikor ezt megkaptuk utána az eljárás használható lesz, várhatóan néhány hónap múlva. graftokat, de most már használhatja a BoneAlbumint, az albuminnal bevont csontot, ami jobb minőségű, és gyorsabb integrációt-átépülést ígér. Ám vannak olyan helyzetek, amikor még ez sem elég, és akkor lehet elővenni a növekedési faktorokban gazdag új szérumot. Nyilván a beavatkozás egy kicsit bonyolultabb az orvos számára, egy kicsit macerásabb, de mégis nagy előrelépést tettünk ezzel! A hatékonysága még tovább is fokozható, ha őssejteket is adunk a rendszerhez, majd így együtt ültetjük be a csontdefektusba. Itt érdemes megállni egy pillanatra. Ugyanezen az elven elképzelhető ugyanis más szövetek pótlása is! Már ma is vannak jelentősnek számító eredmények ennek az elvnek a felhasználásával a csontpótláson kívül is, például a sebgyógyulásban, a porckopásban, és ez beláthatatlan perspektívákat nyithat meg! Ha majd erre sor kerül, a praxisban a beteg oldaláról nézve milyen előnyökkel járhat az új módszer? Segítségével még egy újabb, hatásos eszközt tudunk az orvos kezébe adni. Ha ugyanis eddig csontot akart pótolni, akkor használhatott hagyományos

6 Úttörő kutatás Fiatal orvosokból álló csoport világviszonylatban is egyedülálló kutatást végez a Semmelweis Egyetem Általános Orvostudományi Kar, Klinikai Kísérleti Kutató Intézetében. Munkájuk eredményeként gyorsabbá és biztonságosabbá válik bizonyos csonthiányok pótlása, és eddig nem ismert élettani folyamatok részleteire derül fény. Dr. Horváthy Dénes, radiológus szakorvos-jelölt, kutatóorvos, 2009-ben végzett a Semmelweis Egyetemen, de a dr. Lacza Zsombor által vezetett kutatócsoporthoz már 2005-ben csatlakozott. Az őssejtek terápiás lehetőségeit vizsgálták a muszkolo-szkeletális szövetekben. Érdeklődési területük a regeneratív medicina. Amikor Lacza doktor vezetésével megszületett a BoneAlbumin nevű szöveti termék, Horváthy Dénes társaival, az in vitro eredményeket követően, állatkísérleteket végzett a hatásosság megállapítására. A csontosodást számítógépes tomográfiával és mikro CT-vel vizsgálták, majd mechanikai tesztelést is végeztek, és mérték a BoneAlbumin által létrehozott új csont ásványi-anyag tartalmát. Mindez azért fontos, mert nem csupán radiológiai vizsgálatok, hanem mechanikai, funkcionális és összetétel vizsgálatok is bizonyították, hogy az albumin segítségével jó minőségű csont épül. Főként pedig, hogy ez gyorsabban is megtörténik, olyan esetekben is alkalmazható, ahol a szervezet saját maga már nem lenne képes a keletkezett csonthiányt begyógyítani (critical size defect). Bebizonyosodott, a regenerációs medicina valójában határtudomány. Nem kizárólag molekuláris biológia, szájsebészet vagy ortopédia, hanem több szakterületet is érintő tudományterület. A mikro-ct-t a Nagyvárad, az Orálbiológiai Intézetben, a rendes CT-t a Transzplantációs Klinikán, az összetétel vizsgálatot a Klinikai Kísérleti Kutató Intézetében, a mechanikai töréstesztet pedig a Műegyetemen végezték. Az egyik fontos értéke ennek a kutatásnak, hogy ez valóban csapatmunka. Úgy találták, hogy az allograft típusú csontpótlókkal összehasonlítva, az albumin hozzáadásával a csontosodás sokkal hamarább történik, ráadásul mechanikailag erősebb csont épül fel. Ez azért fontos, mert a csontnak két fő funkciója van. A vérképzés ezzel itt nem foglalkoztak, ám előtérbe került ezzel szemben a másik szerep, a mechanikai tulajdonságok vizsgálata, és még inkább az, hogy miként vesz részt az egészben az albumin. Ez a fehérje ugyanis nagy mennyiségben található meg a vérben és rengeteg funkcióval is bír. Ugyanakkor a csontképző sejtek aktivitását fokozó tulajdonságait, amelyek a regeneratív medicinában hasznosulnak, még nem sikerült feltárni. Ilyen kutatásokat - egészen eddig - sehol nem folytattak! Ez a fiatal kutatócsoport kezdetben azt vizsgálta in vitro körülmények között, hogy ha a tisztított allografthoz albumint adtak, a csontvelőből származó őssejtek szívesen tapadnak-e ki a felületre? Mások kísérleti tapasztalatai ugyanis az albuminnal kapcsolatban ellentmondásosak voltak. Vannak olyan adatok, hogy az albumin a kitapadást nem segíti, hanem inkább csökkenti. Az albumin baktérium ellenes tulajdonságaira számos tudományos közlemény mutat rá. A legtöbb arról számol be, hogy az albuminnal bevont biokompatibilis anyagok felületére kevésbé tapadnak a baktériumok, illetve a biofilm kialakulása is jelentősen csökken. Némely közlemény szerint az albuminnal bevont felület növeli az egyébként negatív felületi feszültséget, és az

7 anyag hidrofilitását (csökkent víztaszító képesség) is. Emiatt válik kedvezőtlenné a baktériumok számára. Viszont valamennyi eredmény, ami ezt az utóbbi következtetést alátámasztja, olyan kutatásból származik, ahol nem eukariota, hanem prokariota sejteket használtak. Olyan baktériumok kitapadását vizsgálták, amelyek beültethető biotechnológiai eszközök felületén megtapadva szövődményeket okozhatnak. Például a Staphilococcus aureus, az Escherichia coli, a Streptococcus pneumoniae, mindegyik komoly klinikai problémát okozhat, ha valamilyen orvosi beavatkozás során a beültetett eszközön megtapad. Egyes vizsgálatok arra mutattak rá, hogy míg számos fehérje - mint a laminin, fibronectin vagy fibrinogén - fokozza a Staphilococcus aureus és más koaguláz negatív törzs megtelepedését a polimetil-metakrilát felületén, addig az albuminnal bevont felület szinte teljesen gátat szab a folyamatnak. Hasonlóképpen, a humán albumin csökkentette a bakteriális kolonizációt a polietilén intravaszkuláris (érlumenen belüli) katéterek felületén is. Feltételezhető, hogy ennek nem direkt antibakteriális hatása van, de nem tudjuk, miből áll ez a hatás? Van viszont számos olyan vizsgálat, ahol az albumint eukariota sejtek, például fibroblasztok, oszteoblasztok, mezenchimális őssejtek megtapadásának segítésére használnak. A fogorvoslásban a humán gingivális fibroblasztok kitapadását is segíti. A szájsebészeti műtéteket ugyanis ahol csontpótlásra van szükség nem lehet steril környezetben végezni. A száj flórája mindig jelen van, nem lehet eltávolítani. Az a tény pedig, hogy az albumin a baktériumok kitapadását gátolja, a gingivális fibroblasztokét viszont segíti, pont azt eredményezi, hogy a szájsebészeti beavatkozás után a gyógyulás gyorsabb lehet! Megerősíti mindezt saját tapasztalatuk is, hogy ahová eddig albuminos csontot ültettek be, ott még nem tapasztaltak sebfertőzést. Továbbra is nagy kérdés azonban, hogy az albumin aktív résztvevője-e a csontosodási folyamtoknak, vagy puffer csupán, megköti a szabadgyököket? Van olyan eredmény, ami arra enged következtetni, hogy talán, mint aktív molekula vesz részt a csontosodásban. Japán endokrinológus kutatócsoport patkánykísérletekben azt tapasztalta, hogy ha patkánycsonton mesterséges törést hoznak létre, akkor ott lokálisan megnövekszik az albumin koncentrációja. Amíg ők ezt le nem írták, a tudományos álláspont az volt, hogy az albumint csupán a máj termeli. Ez a japán csoport megvizsgálta, hogy az oszteoblasztok és a mezenchimális őssejtek képesek-e albumint termelni. Meglepő eredményre jutottak: igen! A BoneAlbumin, mely kész szöveti termék, bizonyítottan hatásos. Van olyan keresztszalag műtét, amelynél csonthiány marad vissza. A betegnek ez fájdalmat okoz. Amikor a csonthiányt BoneAlbuminnal töltötték fel, az eredmények jók voltak. Csökkent a fájdalom, és a CT is azt mutatta, hogy szépen átépül a csont. Most tehát a perspektíva kétféle is lehet. Az orvosi gyakorlat szempontjából az a fontos, hogy szélesíteni lehessen a BoneAlbumin felhasználási területeit. Ez minden olyan ortopédiai, traumatológiai, sportsebészeti, szájsebészeti, idegsebészeti indikációt érinthet, ahol csontpótlásra van szükség. A kutató szempontjából pedig az albumin hatásmechanizmusának minél pontosabb feltérképezése a feladat. Jelenlegi ismereteink szerint albumin receptor nem létezik. Ugyanakkor már többen felvetették: talán mégis van albumin receptor, és ezt erősíti az is, hogy például az alfa-foetoproteinnek van saját receptora, és az az albuminhoz nagyon hasonló molekula. Ha létezne egy albumin receptor, akkor az feltételezne valamilyen specifikus szignál transzdukciós útvonalat is, ami direkt hatású az oszteoblasztokra. Az én elképzelésem mondta végül Horváthy doktor, hogy az albumin aktív molekulaként vesz részt a csontregenerációs folyamatban, és nem csupán a számtalan előnyös, paszszív tulajdonsága miatt gyorsabb jelenlétében a gyógyulás. A kutatás további célja ennek bebizonyítása.

8 A cikkek szerzője Dr. Révay András További információ: humán allograft