Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Átírás

1 Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A

2 Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A Dr. Pongrácz Judit Háromdimenziós szövettenyésztés tissue engineering 21. Előadás KERESKEDELMI FORGALOMBAN LÉVŐ TERMÉKEK (1)

3 Szervelégtelenség Szervelégtelenségnek azt nevezzük, amikor olyan fokot ér el a diszfunkció, hogy a normál szervezeti homeosztázis nem tartható fenn külső, klinikai beavatkozás nélkül. Jelenleg, a szervelégtelenségek teljes gyógyulásához vezető terápia a szervátültetés lehet Regenerációs orvoslás képes olyan megoldásokat ajánlani, ami elkerüli a graft kilökődését, ami a legáltalánosabb transzplantációs komplikáció

4 Regeneratív medicina Regeneratív medicina élő, funkcióképes szövetet állít elő, hogy helyreállítsa vagy kicserélje az olyan szövetet vagy szervet, amely elvesztette a funkcióképességét károsodás vagy öröklött defektusok miatt. Ezzel megoldható a szervátültetésre felajánlott szervhiány problémája, mivel: Ilyen szövetek életmentő szerv-transzplantáció esetén használhatók A szervkilökődés is elkerülhető, hiszen az így készült szöveteket a beteg saját sejtjeiből készítik.

5 A tissue engineering piacositása A tissue engineering gyors fejlődése lehetővé teszi számos termék piacra juttatását Sejtterápiák lehetőséget biztosítanak súlyos betegségek, mint pl. szervelégtelenség kezelésére Egyre több termék klinikai felhasználása kerül engedélyezésre

6 Szív- és érrendszeri betegségek Szívbillentyűk Tüdő billentyű Aorta billentyű Bal koszorú artéria Jobb koszorú artéria Tricuspidalis billentyű Bicuspidalis billentyű

7 Mesterséges szívbillentyű Mechanikai szívbillentyűk biokompatibilitis fémötvözetből vagy műanyagból készülnek Tartós szerkezet, több éven keresztül is eltarthat Az implantátumok nem-biológiai felszíne vérrög képződést okozhat Bakteriális fertőzés komoly kockázat

8 Biológiai szívbillentyűk Állati billentyűk, mint pl. disznó billentyű, amelyről először eltávolítják a sejteket, hogy alkalmassá tegyék emberi szívbe való beültetésre Más típusú biológiai billentyűk (decellularizált ló és szarvasmarha pericardiumból készülve) egy kerethez varrva Kevésbé tartósak, mint a mechanikai billentyűk

9 Tissue engineering útján készült szívbillentyűk Vázszerkezetek endoteliális sejtekkel bevonva Perspektíva: Megnövekedett tartósság Nincsenek véralvadási problámák Nincs megnövekedett fertőzésveszély A természetes szívbillentyűkhöz hasonlító mechanikai jellemzők BMMC-vel befedett szívbillentyűk már elérhetők, de csak a tüdő felé vezető (a szív jobb oldal) keringésnél

10 Vérerek helyettesítése Arteriális szervelégtelenség leginkább atherosclerosis eredményeként jön létre Vénás szervelégtelenség leggyakrabban vénatágulatok következtében alakul ki A károsodott szervek helyettesítése: csak artériák Autograftok, xenograftok, mesterséges sztentek vagy vérerek

11 Tissue engineering keringésben résztvevő szövetek készítésére TÁMOP /1/A Xenograftok: állatokból származó sejtmentesített vénák, uréterek vagy bél szubmukóza (kutya, disznó vagy nyúl eredetű) Mostanában humán allograftok is használatosak PCLA-PGA kopolimer szívbillentyű konstrukciókra gyermekgyógyászati betegeknél BMSC

12 Vaszkuláris tissue engineering kifejlesztése Vérerek előállítása tissue printing módszerekkel: Sejtek: simaizom és endotélium Spontán kialakuló szöveti szerkezet

13 Vaszkuláris graftok Sebészeti eljárásokban főleg autograftokat alkalmaznak: a beteg saját vénáját vagy artériáját használják az elzáródott ér áthidalására Például: CABG sebészet Vaszkuláris sztent: Perkután Koszorúér Intervenció (PCI), Abdominális Aorta Aneurizma kezelése Mesterséges vérerek: Aortofemorális bypass

14 Vaszkuláris tissue engineering Xenograftok: állati (elsősorban kutya, sertés, nyúl) eredetű decellularizált véna, húgyvezeték vagy intesztinális szubmukóza A közelmúltban már humán allograftokat is felhasználtak PCLA-PGA kopolimerből készült szívbillentyűre kiültetett csontvelői őssejtek alkalmazása gyermek betegekben

15 Tissue engineering útján készült vérerek TE útján előállított vérerek az alacsony nyomású tüdőkeringésben használatosak Az ilyen vénák nem elég ellenállóak ahhoz, hogy az arteriális nyomást kibírják Sejtek izolálása Kisvénák kivétele Sejtek felszaporítása Sejtek polimerre növesztése Tissue-engineering útján készült graft

16 TEBV termelés HUVEC-t és SMC-t hagyományos szövettenyésztő flaskában tenyésztenek, hogy olyan egy rétegű sejtréteget (monolayer) képezzenek, amelyet le lehet húzni A sejtréteget inert cső köré tekerik, hogy koncentrikus köröket képezzenek Belső membrán: dehidrált fibroblaszt réteg Simaizom sejtek képezik a második réteget Fibroblaszt réteget egy formába helyezték, hogy adventitia-t képezzen Endoteliális sejteket adnak a belső réteghez

17 Porcsérülés és regeneráció Porc sérülés: akut vagy krónikus Akut sérülés: általában trauma következménye Krónikus sérülés: gyulladás/degeneráció Artritisz/Artrózis A regeneráció lassú és nagy kiterjedésű sérülés vagy krónikus betegség esetén degeneráció történik Súlyosan befolyásolja az életminőséget és a fejlett világban gyakran megtörténik

18 A porckészítés kihívásai Hyalin porcra és nem fibrotikus porcra van szükség Érmentes szövet, amelynek alacsony a metabolikus aktivitása Mechanikai stimuláció fontos, hogy jó minőségű porcot lehessen készíteni

19 Autológ kondrociták beültetése (ACI) I mg porcot arthroszkópiás eljárással egy nyomásnak kevéssé kitett területről eltávolítanak Enzimatikus degradáció után a kondrocitákat izolálják A kondrocitákat kb 4-6 hétig tenyésztik in vitro kultúrákban

20 Autológ kondrociták beültetése (ACI) II. A kultúrában tartott kondrocitákat a sérült területre helyezik nyitott térd-műtét során (artrotómia). Az ilyen autológ sejteknek be kell illeszkedniük az új környezetükbe és új porcot kell formáljanak. Az implantáció alatt a kondrocitákat a sérült területre egy membránnal kombinálva helyezik el (tibiális perioszteum vagy biomembrán) vagy egy vázszerkezetre előre kitapasztva.

21 Autológ kondrociták beültetése (ACI) III. Izolált porcsejtek tenyészete Egészséges porcból biopszia Károsodott porc (Lézió) Tenyésztett porcsejtek beinjektálása a csonthártya folt alá Csonthártya-foltot készítenek a tibiáról

22 ACI-hoz szükséges, kereskedelemben kapható termékek Carticel szervíz: Genzyme A begyűjtött porcot Genzyme-hoz küldik Kondrociták kivonása a szövetből, tenyésztése, differenciáltatása A sebész a beültetésre kész, differenciáltatott szövetet kapja vissza

23 Mátrix-indukálta ACI (MACI) A kondrocitákat hyalin vagy kollagén mátrixon szaporítják Szignifikánsan nincs különbség a klinikai eredményben ACI vagy MACI használata esetén MSC használata MACI-ban jelenleg kipróbálás alatt van Legfőbb kihívás: hyalin típusú porc irányába történő differenciáltatás fibrózus porc helyett Különféle mátrixokat használnak

24 Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A Dr. Pongrácz Judit Háromdimenziós szövettenyésztés tissue engineering 22. Előadás KERESKEDELMI FORGALOMBAN LÉVŐ TERMÉKEK (2)

25 Bio-mesterséges májsegítő egység A máj kiváló regenerációs képességgel rendelkezik Máj helyettesítő kezeléseket mind akut, mind krónikus máj elégtelenség esetén használnak Áthidalja azt az időszakot, amíg a megfelelő donort megtalálják Segítséget nyújt, amíg a transzplantált máj működni kezd Akut májelégtelenség esetén: átveszi a máj funkcióját, amíg a beteg saját mája nem regenerálódik

26 Májdialízis Dialízis-szerű oldatok Élő sejteket nem használnak Ammónia encephalopátiát okoz Testen kívüli detoxifikálás

27 Bio-mesterséges máj Oxigén Plazma filter Bioreaktor PKM-19 májsejtek Beteg plazmája

28 Oxigenátor Plazma filter Sejtfilter TÁMOP /1/A ELAD bio-mesterséges máj Inkubátor ELAD TM ELAD TM ELAD TM Ultrafiltrátum pumpa Vérkeringés Ultrafiltrátum keringés Glükóz Vér pumpa Pumparendszer Heparin infúzió ELAD TM Recirkulációs pumpa Tartály Infúziós vezeték megtöltése Glükóz infúziós pumpa

29 Sejtmentes ELAD: MARS Vérkeringés MarsFlux Dializáló Mars-Albumin keringés diamarsflux Adszorpciós oszlopok Dializátum keringés diaflux Dializáló Vér pumpa Anion kicserélő Aktív szén Albumin pumpa

30 Bőr graftolás és helyettesítés Égési sérülések Krónikus sebek, pl diabetikus vagy PAD fekélyek Kozmetikai sebészet

31 A bőr szerkezete Szőr Faggyú mirigy Hajmerevítő izom Epidermisz Dermisz Verejtékmirigy Zsír

32 A bőr graftolás célja A határoló/védő funkció helyreállítása keratinociták Jelenleg sem ideg, sem ér, sem verejtékmirigy, sem szőr nem illeszthető be a mesterségesen előállított bőrbe

33 Bőr graft típusok Teljes mélységű égések- dermisz ÉS epidermisz is elégett Részleges mélységű égések - epidermisz túlnyomó részben érintetlen Ha több, mint 30-40%-a a testfelszínnek megégett, akkor a sebészeknek szükségük van tissue engineering termékekre Kisebb égési felszínek esetén autograftok is használhatók

34 Autológ bőr graftok A bőrt kilyuggatják és szétterítik, hogy minél nagyobb sebet fedjen be A graftot a beteg saját, egészséges bőréből veszik Sérülés

35 Integra bőr helyettesítés 1. Szintetikus bőrfoltot helyeznek a károsodott szöveti felületre 2. A folt vegyi anyagokat tartalmaz, amelyek elősegítik az új vérerek növekedését, illetve proteineket a bőr regenerálódásához 3. A vérerek újraindítják a véráramlást a károsodott területen, így a szilikon membrán eltávolítható Ép dermisz Ép epidermisz Szilikon membrán Bőr alatti szövet Szintetikus bőrfolt szilikon membránnal Vérerek formálódnak 7 nappal később 14+ nappal később Újraindult véráram 4. A beteg bőrének egy apró graftja benövi a sebet Lyuggatott bőr 5. Az eredmény sima, regenerálódott bőr Regenerálódott bőr 14+ nappal később 35+ nappal később

36 Tenyésztett epiteliális allograft (CEA) Csak CEA Integra CEA-val kombinálva