Η κυτταρίνη των μήλων χρησιμοποιείται ως φυσικό υπόστρωμα για την καλλιέργεια ανθρώπινων κυττάρων χόνδρου
Το εργαστήριο Bioconnect του Πανεπιστημίου της Κάεν Νορμανδίας στη Γαλλία πέτυχε κάτι που μέχρι πρόσφατα θα φαινόταν απίθανο: Να αναπτύξει ανθρώπινο χόνδρο χρησιμοποιώντας ως δομικό σκελετό αποκυτταρωμένο μήλο. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Biological Engineering, αποτελούν την πρώτη παγκοσμίως επιτυχημένη προσπάθεια ανοικοδόμησης χόνδρου με φυτική βάση, και ενδέχεται να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται εκφυλιστικές παθήσεις όπως η οστεοαρθρίτιδα, καθώς και τραυματικές βλάβες σε αρθρώσεις, μύτη και αυτί.
Ο χόνδρος είναι ένας ιστός που ο ενήλικος ανθρώπινος οργανισμός δεν μπορεί να επιδιορθώσει μόνος του. Όταν φθαρεί λόγω τραυματισμού ή εκφυλιστικής νόσου, η ζημιά είναι σε μεγάλο βαθμό μόνιμη. Αυτό καθιστά την ανάγκη για μεταμόσχευση χόνδρου πραγματική και συχνή, αλλά η εύρεση κατάλληλων δοτών είναι δύσκολη και ο κίνδυνος απόρριψης από το ανοσοποιητικό σύστημα παραμένει ένα σοβαρό εμπόδιο. Η ιστολογική μηχανική προσφέρει μια εναλλακτική λύση, αλλά το κλειδί της επιτυχίας βρίσκεται στην εύρεση του κατάλληλου υλικού υποστήριξης που επιτρέπει στα κύτταρα να οργανωθούν σε τρισδιάστατο ιστό.
Η λογική πίσω από τη χρήση φυτικών υλικών είναι απλή αλλά εφευρετική. Τα φυτά διαθέτουν φυσικές δομές που παρέχουν μηχανική αντοχή, βιοσυμβατότητα και τρισδιάστατη αρχιτεκτονική. Η αποκυτταροποίηση είναι η διαδικασία κατά την οποία αφαιρούνται όλα τα κύτταρα ενός φυτικού ιστού, αφήνοντας μόνο τον δομικό του σκελετό, αποτελούμενο κυρίως από κυτταρίνη. Αυτός ο σκελετός λειτουργεί ως βιολογική σκαλωσιά, μέσα στην οποία εμφυτεύονται ανθρώπινα βλαστοκύτταρα και άλλα προγονικά κύτταρα, τα οποία αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται και να διαφοροποιούνται σε χονδροκύτταρα, δηλαδή στα κύτταρα που αποτελούν τον χόνδρο.
Η επιλογή του μήλου δεν ήταν τυχαία. Μια καναδική μελέτη είχε δείξει ότι αποκυτταρωμένος ιστός μήλου είναι βιοσυμβατός με θηλαστικά κύτταρα, δηλαδή δεν προκαλεί ανοσολογική αντίδραση. Το εργαστήριο της Κάεν αξιοποίησε αυτό το εύρημα και για πρώτη φορά το εφάρμοσε στην ανάπτυξη χόνδρου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι διαφορετικοί τύποι ανθρώπινων προγονικών κυττάρων, που προέρχονταν από μυελό των οστών, οδοντικό πολφό, ρινικό και ωτικό περιχόνδριο, αναπτύχθηκαν επιτυχώς εντός του φυτικού σκελετού. Σε συνθήκες υποξίας, δηλαδή χαμηλής συγκέντρωσης οξυγόνου που μιμείται το φυσικό περιβάλλον του χόνδρου, η παραγωγή κολλαγόνου, ελαστίνης και γλυκοζαμινογλυκάνης, που είναι τα βασικά συστατικά του χόνδρινου ιστού, ήταν εντυπωσιακή. Συγκριτικές δοκιμές με αλγινικό υδρογέλ, ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό αναφοράς στον τομέα, έδειξαν ότι ο φυτικός σκελετός από μήλο ενεργοποιεί σημαντικά πιο έντονα βασικά γονίδια που σχετίζονται με τη χονδρογένεση.
Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας είναι πολλαπλές. Η αποκατάσταση αρθρικού χόνδρου σε γόνατα και ισχία που έχουν υποστεί βλάβη λόγω οστεοαρθρίτιδας ή τραυματισμού αποτελεί τον πιο άμεσο στόχο. Παράλληλα, η ανοικοδόμηση ρινικού χόνδρου μετά από τραύμα ή χειρουργική αφαίρεση λόγω καρκίνου, καθώς και η αποκατάσταση ωτικού χόνδρου, αποτελούν εξίσου σημαντικές προοπτικές. Εκτός από τις κλινικές εφαρμογές, τα φυτικά ιστολογικά μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως οργανοειδή για τη μοντελοποίηση νοσημάτων και τον έλεγχο θεραπειών, μειώνοντας την ανάγκη για πειράματα σε ζώα.
Η έρευνα βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο, με τα αποτελέσματα να αφορούν in vitro πειράματα, δηλαδή ανάπτυξη ιστού σε εργαστηριακές συνθήκες και όχι σε ζωντανό οργανισμό. Τα επόμενα βήματα θα περιλαμβάνουν αξιολόγηση της μακροχρόνιας λειτουργίας του αναπτυγμένου ιστού και δοκιμές εμφύτευσης. Παράλληλα, η ερευνητική κοινότητα στρέφεται και σε άλλα φυτά, όπως το σέλινο, με στόχο να προσδιοριστεί ποιο φυτό ή ποιο μέρος φυτού είναι καταλληλότερο για κάθε διαφορετικό ανθρώπινο ιστό που χρειάζεται αποκατάσταση.
