Ενας «μάγος» της βιοϊατρικής από την Κύπρο και η ομάδα του δημιούργησαν ολόκληρο τον χόνδρο του γονάτου ανοίγοντας τον δρόμο για την αποκατάσταση των βλαβών από τη νόσο
Σκεφθείτε μια - όχι και τόσο μακρινή - ημέρα κατά την οποία η αρθρίτιδα θα σταματήσει να ταλαιπωρεί εκατομμύρια άτομα. Και αυτό διότι ο κάθε ασθενής θα μπορεί να παίρνει στα χέρια του όσο χόνδρο χρειάζεται προκειμένου να αποκατασταθούν όλες οι βλάβες που έχουν υποστεί οι αρθρώσεις του. Σκεφθείτε τώρα ότι τα χέρια ενός κύπριου επιστήμονα και… κατοίκου Αργαλαστής Πηλίου τα καλοκαίρια, του κ. Κυριάκου Αθανασίου, καθηγητή Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Ράις και καθηγητή Ορθοπαιδικής και Στοματικής και Γναθοπροσωπικής Χειρουργικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στις ΗΠΑ, έχουν ήδη κάνει τα «μαγικά» τους εντός του εργαστηρίου προκειμένου η σκέψη αυτή να μετατραπεί το συντομότερο σε πράξη. Για πρώτη φορά σε παγκόσμιο επίπεδο ο κ. Αθανασίου και η ομάδα του δημιούργησαν με χρήση κυττάρων δότη ολόκληρο τον χόνδρο της περιοχής του γονάτου, ανοίγοντας τον δρόμο για την αποκατάσταση εκτεταμένων βλαβών που προκαλεί η επώδυνη νόσος. Τα λόγια του πολυμήχανου - όπως θα διαπιστώσετε - στον τομέα της Μηχανικής Ιστών κύπριου καθηγητή στο «Βήμα» μαρτυρούν από μόνα τους τη δυναμική που ανοίγεται μέσα από τις εφαρμογές της βιοϊατρικής τεχνολογίας για πλήθος ασθενών. «Αν κάποιος μου έλεγε πριν από 10 χρόνια ότι θα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε τον χόνδρο ολόκληρου του γονάτου, θα έλεγα ότι είναι τρελός. Και όμως τώρα πια έχουμε τη δυνατότητα με χρήση της βιοτεχνολογίας να παράγουμε όσο χόνδρο χρειάζεται ένας ασθενής. Για αυτόν τον λόγο μέσα από τη μελέτη μας για πρώτη φορά σε παγκόσμιο επίπεδο μπορούμε να μιλούμε για πραγματικώς συνολική αντιμετώπιση του προβλήματος της αρθρίτιδας». Οπως αποδεικνύεται, η επιστημονική (απαραίτητη) «τρέλα» και η φαντασία δεν πάνε μόνο στα βουνά (του Πηλίου) αλλά «χτίζουν» εντός του εργαστηρίου ένα μέλλον που μπορεί αυτή τη στιγμή να φαντάζει… τρελό αλλά σε μερικά χρόνια θα είναι απολύτως λογικό και λυτρωτικό για πολλούς ανθρώπους.
Η έρευνα και η πράξη
Οταν αναφερόμασταν στον πολυμήχανο χαρακτήρα του κ. Αθανασίου είχαμε τους λόγους μας. Ο καθηγητής αποτελεί τρανό παράδειγμα που αποδεικνύει πώς η έρευνα μετατρέπεται σε πράξη φθάνοντας στον τελικό στόχο της, που δεν είναι άλλος από το κρεβάτι των ασθενών. Τα τελευταία 15 χρόνια έχει συστήσει πέντε διαφορετικές εταιρείες συνδεδεμένες με το Πανεπιστήμιο Ράις και το Πανεπιστήμιο του Τέξας οι οποίες έχουν «γεννήσει» πρωτοπόρες νέες ιατρικές τεχνολογίες για χρήση σε ποικίλους τομείς. Ο ίδιος αναφέρει στο «Βήμα» ότι έχει κατοχυρώσει περί τις 30 διαφορετικές πατέντες, 15 εκ των οποίων έχουν μεταφραστεί ήδη σε ιατρικά προϊόντα εγκεκριμένα από την αρμόδια Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (Food and Drug Administration, FDA). «Οι τεχνολογίες που έχουμε αναπτύξει αφορούν τους τομείς της ορθοπαιδικής, του διαβήτη σε ό,τι αφορά την αποφυγή των ακρωτηριασμών λόγω των διαβητικών ελκών, καθώς και της φροντίδας επειγόντων περιστατικών, όπως αυτά που αφορούν τραυματισμούς σε αυτοκινητικά ατυχήματα».
Είναι χαρακτηριστικό ότι στο πεδίο της φροντίδας των επειγόντων περιστατικών ένα προϊόν που αποτελεί «τέκνο» του κ. Αθανασίου (ΕΖ ΙΟ, ενδοοστικό σύστημα έγχυσης) είναι από τα πιο διαδεδομένα για τη σωτηρία των ασθενών. Η όλη σύλληψή του βασίζεται σε μια «πολύ απλή ιδέα», σύμφωνα με τον καθηγητή. «Σε μεγάλο αριθμό ατόμων που έχουν υποστεί σοκ, λόγω π.χ. ενός τραυματισμού, το φλεβικό σύστημα καταρρέει και έτσι δεν είναι δυνατή η ενδοφλέβια χορήγηση φαρμάκων που θα μπορούσαν να σώσουν τη ζωή τους. Για να βρω τη λύση στο πρόβλημα σκέφτηκα κάτι απλό: Πού συντίθεται το αίμα; Μέσα στα οστά. Αρα η απάντηση στο ερώτημα ζωής ή θανάτου για τους τραυματίες είναι η χορήγηση των φαρμάκων να γίνεται μέσω του οστού». Δύσκολο θα το σκεπτόταν κάποιος, αφού μάλλον δεν είναι ό,τι καλύτερο να σπάσουμε το οστό ενός ασθενούς του οποίου κινδυνεύει η ζωή για να του χορηγήσουμε φάρμακο. Βρέθηκε ο τρόπος όμως για να ξεπεραστεί και αυτό το εμπόδιο. Οπως αποδείχθηκε, η διάνοιξη μιας μικροσκοπικής οπής στο οστό και για την ακρίβεια στην περιοχή που βρίσκεται κάτω από το γόνατο - αυτή κρίθηκε ότι είναι το καταλληλότερο σημείο στο σώμα αφού δεν έχει μαλακούς ιστούς να την καλύπτουν και έτσι η πρόσβαση είναι ευκολότερη - μπορεί να προσφέρει γρήγορη και αποτελεσματική χορήγηση φαρμακευτικών ουσιών αποσοβώντας τον κίνδυνο θανάτου. Η συγκεκριμένη τεχνολογία προτού λάβει έγκριση κυκλοφορίας από την FDA χρησιμοποιείτο ήδη στα πεδία των μαχών από τα αμερικανικά στρατεύματα.
«Ariston» επίτευγμα
Το 2008 συστήθηκε μια νέα εταιρεία - φέρει μάλιστα τον ελληνικό τίτλο Ariston Medical - με συμμετοχή του Πανεπιστημίου Ράις και με στόχο την ανάπτυξη μεθόδων για την αντιμετώπιση της αρθρίτιδας. Και ήδη οι προσπάθειες έχουν αποδώσει καρπούς. Για πρώτη φορά σε παγκόσμιο επίπεδο ο κ. Αθανασίου και η ομάδα του επέτυχαν να δημιουργήσουν από το μηδέν με χρήση απλώς κυττάρων δότη ολόκληρο τον χόνδρο της άρθρωσης του γονάτου ο οποίος είχε ίδιες ιδιότητες με τον φυσιολογικό ιστό. Είναι αξιοσημείωτο ότι οι ερευνητές έφθασαν στο επίτευγμά τους, το οποίο έχει δημοσιευθεί στο επιστημονικό περιοδικό «Tissue Engineering», χωρίς να χρησιμοποιήσουν οιοδήποτε τεχνητό υλικό ούτε κάποιο «καλούπι», ένα εκμαγείο στο οποίο δημιουργείται ο ιστός.
Η τακτική που ακολουθήθηκε ώστε να προκύψει το επιθυμητό αποτέλεσμα βασίστηκε σε μια μοναδική ιδιότητα που έχει ο ιστός του χόνδρου. «Αν οποιοδήποτε κύτταρο του σώματος που ανήκει σε οποιονδήποτε ιστό τοποθετηθεί επάνω σε μια επιφάνεια, τότε, αν δεν προσδεθεί στην επιφάνεια αυτή, τελικώς θα πεθάνει. Με τα χονδροκύτταρα όμως συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. Είδαμε ότι, αν τοποθετήσουμε τα κύτταρα του χόνδρου επάνω σε μια “αντικολλητική” επιφάνεια που δεν τους επιτρέπει να προσδεθούν, τότε παραμένουν σφαιρικά σε σχήμα, προσδένονται το ένα στο άλλο και αποστέλλουν μεταξύ τους τα κατάλληλα σήματα ώστε να αρχίσουν να δημιουργούν ιστό» εξηγεί ο κ. Αθανασίου.
Κύτταρα από ζώα
Οι επιστήμονες από το Ράις πειραματίζονται με πολλές πηγές κυττάρων ώστε να δημιουργήσουν χόνδρο. «Υπάρχει η περίπτωση της χρήσης κυττάρων του ιδίου του ασθενούς, κυττάρων που προέρχονται από πτωματικό δότη, καθώς και η χρήση κυττάρων ζώων ή βλαστικών κυττάρων» σημειώνει ο καθηγητής. Προσθέτει ότι η περίπτωση της χρήσης κυττάρων του χόνδρου που θα προέρχονται από το ίδιο το άτομο δεν είναι αποδοτική αφού δεν υπάρχουν πολλά διαθέσιμα κύτταρα. Το ίδιο συμβαίνει και στην περίπτωση των κυττάρων δότη. Πολλά υποσχόμενη, όσο περίεργο και αν φαίνεται αυτό, είναι όμως η τακτική της χρήσης κυττάρων ζώων και συγκεκριμένα αγελάδας και κατσίκας. «Δεν έχουμε χρησιμοποιήσει ακόμη βέβαια αυτού του είδους τα κύτταρα σε ανθρώπους, αλλά πρώιμα αποτελέσματα από πειράματα σε ζώα έδειξαν ότι, σε αντίθεση με άλλους ιστούς, ο χόνδρος που προκύπτει από αυτά τα κύτταρα δεν συνδέεται με κίνδυνο απόρριψης από τον οργανισμό».
Το γεγονός αυτό είναι άκρως σημαντικό καθώς η χρήση κυττάρων και οργάνων ζώων στο πλαίσιο ξενομεταμοσχεύσεων αποτελεί ένα επί έτη αμφιλεγόμενο ζήτημα λόγω του ότι συνδέεται με απόρριψη από τον οργανισμό του λήπτη. Τι είναι εκείνο όμως που κάνει τον χόνδρο να αποτελεί την εξαίρεση του κανόνα; Ο καθηγητής απαντά ότι «στην περίπτωση του χόνδρου, επειδή ο ιστός δεν είναι διαπερατός και δεν έχει αίμα, δεν προκαλεί ανοσολογική απόκριση». Πρόκειται για έναν πολύ εύπλαστο ιστό, ως φαίνεται, ικανό να παραχθεί για χρήση στον άνθρωπο ακόμη και από μια… αγελάδα.
Τα βλαστικά κύτταρα
Από τις μελέτες της ομάδας του κ. Αθανασίου δεν θα μπορούσαν να λείπουν βέβαια και τα περίφημα βλαστικά κύτταρα, τα οποία, σύμφωνα με πολλούς ειδικούς, αποτελούν το μέλλον της Ιατρικής. «Μελετούμε τόσο ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα όσο και μεσεγχυματικά κύτταρα. Τα πρώτα αποτελέσματα, κυρίως από τα εμβρυϊκά κύτταρα, είναι άκρως ενθαρρυντικά. Εχουμε δημοσιεύσει αυτά τα αποτελέσματα τελευταίως σε δύο άρθρα στο επιστημονικό περιοδικό “Stem Cells”. Ωστόσο πρέπει να σημειώσω ότι, όπως αποδεικνύεται από τα μέχρι στιγμής πειράματα, από το σύνολο αυτών των προσεγγίσεων η πιο αποτελεσματική φαίνεται να είναι εκείνη που αφορά τη χρήση κυττάρων ζώων καθώς οδηγεί στην παραγωγή του καλύτερου ιστού».
Θα αναρωτιόταν κάποιος για ποιον λόγο, λοιπόν, αφού μια κατσίκα μπορεί να δώσει τον καλύτερο χόνδρο, συνεχίζονται μελέτες με άλλους τύπους κυττάρων και κυρίως με τα… παρεξηγημένα από πολλούς εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα, τα οποία συναντούν ηθικές αντιδράσεις (λόγω του ότι για την εξαγωγή τους απαιτείται η καταστροφή εμβρύων). «Το γεγονός προς το παρόν είναι ένα: δεν έχει βγει ακόμη η τελική ετυμηγορία σχετικά με το ποιο είναι το καλύτερο είδος κυττάρων για τη δημιουργία χόνδρου. Εκτιμώ ότι οφείλουμε στην επιστήμη και στους ασθενείς να διερευνήσουμε κάθε πιθανό κύτταρο με κάθε πιθανό τρόπο. Οταν θα έχουμε τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα που αφορούν το σύνολο των ερευνούμενων προσεγγίσεων, τότε θα μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ποια κύτταρα είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούμε».
Πράγματι, όπως μας αποκαλύπτει ο κ. Αθανασίου, είναι νωρίς για να βγει τελική ετυμηγορία αφού η πορεία επιφυλάσσει ασταμάτητες εκπλήξεις. Πολύ πρόσφατα στοιχεία από την ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Ράις τα οποία δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό «Arthritis and Rheumatism» δείχνουν ότι η απομόνωση ενός είδους βλαστικών κυττάρων που εντοπίζονται στο δέρμα μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία χόνδρου. «Είδαμε ότι αν λάβουμε ένα πολύ μικρό τμήμα δέρματος - περίπου ένα επί ένα χιλιοστό - ανάμεσα στα δερματικά κύτταρα μπορούμε να εντοπίσουμε και να απομονώσουμε έναν πολύ μικρό αριθμό βλαστικών κυττάρων τα οποία, αν πολλαπλασιαστούν στο εργαστήριο, οδηγούν στη σύνθεση χόνδρου». Ισως λοιπόν στο μέλλον δούμε δημιουργία χόνδρου από το… δέρμα και για τον λόγο αυτόν μάλλον είναι σοφό, όπως προτείνει και ο καθηγητής, να μην προτρέχουμε δίνοντας πρόωρα «τίτλους» καταλληλότητας σε διαφορετικά είδη υποψήφιων κυττάρων.
Ολες αυτές οι μελέτες βρίσκονται ακόμη σε επίπεδο πειραμάτων σε ζώα και συγκεκριμένα σε κουνέλια. Θα μπορούσαμε να δώσουμε μια εκτίμηση σχετικά με το πότε θα περάσουμε από το κουνέλι στον άνθρωπο; «Αν και τέτοιου είδους προβλέψεις είναι παρακινδυνευμένες, εκτιμώ ότι, εφόσον συνεχίσουμε με τους ίδιους ρυθμούς την έρευνα, τα πρώτα μας προϊόντα θα είναι έτοιμα μεταξύ τριών και πέντε ετών από σήμερα - αυτά τα προϊόντα θα αφορούν χρήση ομόλογων και ετερόλογων κυττάρων του χόνδρου. Οι εφαρμογές των βλαστικών κυττάρων εκτιμώ ότι θα είναι διαθέσιμες σε πέντε-δέκα χρόνια καθώς τα συγκεκριμένα κύτταρα συνδέονται ακόμη με ερωτήματα και πρέπει να αποδειχθεί η αποτελεσματικότητά τους».
Αποκατάσταση
Το σημαντικό σε ό,τι αφορά τις μεθόδους που αναπτύσσονται από τον κ. Αθανασίου είναι πως κυρίως με τα κύτταρα ζώων ή τα βλαστικά κύτταρα μπορούν να δημιουργηθούν πολύ μεγάλες ποσότητες χόνδρου. «Ως τώρα, όταν μιλούσαμε για αναγέννηση του χόνδρου, αναφερόμασταν ουσιαστικώς σε σύνθεση πολύ μικρών τμημάτων του τα οποία θα μπορούσαν να αποκαταστήσουν μόνο μικρού εύρους βλάβες. Τώρα, με τα τελευταία αποτελέσματα, ανοίγει ο δρόμος για αποκατάσταση του προβλήματος, όσο εύρος και αν αυτό έχει, σε οποιαδήποτε άρθρωση».
Σύμφωνα με τον καθηγητή, ο χόνδρος που μπορεί να παραχθεί με τη μέθοδό του δεν είναι μόνο επαρκής σε ποσότητα αλλά και σε λειτουργικότητα. «Στις ημέρες μας, όταν υπάρχει κάποιος τραυματισμός, λόγω π.χ. αυτοκινητικού ατυχήματος, ή ακόμη και αν ένα άτομο πάσχει από οστεοαρθρίτιδα, τότε μπορεί να υπάρξει αποκατάσταση μόνο όταν οι βλάβες είναι μικρές. Αν όμως μια κατάσταση προχωρήσει και η βλάβη είναι εκτεταμένη, δεν υπάρχει κανένας απολύτως τρόπος αντιμετώπισης εκτός από το να χρησιμοποιηθούν τεχνητά προσθετικά μοσχεύματα. Η νέα προσέγγιση όχι μόνο προσφέρει χόνδρο σε μεγάλες ποσότητες αλλά παράλληλα χόνδρο με τις ιδιότητες του φυσιολογικού, ο οποίος είναι λειτουργικός και αντέχει όλες τις πιέσεις που υφίσταται μια άρθρωση».
Χόνδρος από τα βάθη των… ωκεανών
Μια προσέγγιση που μελετούν ακόμη οι επιστήμονες από το Ράις αφορά τη δημιουργία χόνδρου με την άσκηση πίεσης. «Είδαμε ότι η άσκηση μεγάλης υδροστατικής πίεσης, που αντιστοιχεί στην πίεση που επικρατεί περίπου ένα χιλιόμετρο κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού, μπορεί μέσα σε πέντε ημέρες να οδηγήσει σε πολλαπλασιασμό χονδροκυττάρων που έχουν εκτεθεί στις συγκεκριμένες συνθήκες με αποτέλεσμα να παράγεται ιστός του χόνδρου ταυτόσημος με τον φυσικό». Οι ερευνητές δεν έχουν αποσαφηνίσει τους ακριβείς μηχανισμούς που οδηγούν σε αυτό το αποτέλεσμα, όπως αναφέρουν σε πρόσφατο άρθρο στο επιστημονικό έντυπο «PLoS One», ωστόσο γνωρίζουν ότι υπάρχουν μονοπάτια τα οποία χρησιμοποιούν τα κύτταρα για να αποκριθούν σε εξωτερικά ερεθίσματα. «Φαίνεται ότι το κάθε κύτταρο “αισθάνεται” την πίεση και μέσω του πυρήνα του, που είναι το “κέντρο επιχειρήσεων” το οποίο δίνει εντολές, μεταδίδει το σήμα στα υπόλοιπα για σύνθεση καινούργιου ιστού». Η μέθοδος αυτή θα μπορούσε μάλιστα να έχει εφαρμογή για τη σύνθεση πολύ περισσότερων ιστών, όπως της ουροδόχου κύστεως, των αιμοφόρων αγγείων, των νεφρών, των καρδιακών βαλβίδων και των οστών. «Εκτιμούμε ότι κάθε ιστός που φέρει μεγάλες ποσότητες νερού θα μεταδώσει την υδροστατική πίεση δίνοντας σήμα πολλαπλασιασμού των κυττάρων».
Ολα αυτά ακούγονται ίσως σαν… όνειρα (κυριολεκτικώς) θερινής νυκτός, πρόκειται όμως για όνειρα που, ως φαίνεται, μπορούν να γίνουν πραγματικότητα. «Πριν από τέσσερα χρόνια ήμουν ο πρόεδρος της Εταιρείας Βιοϊατρικής Μηχανικής, που αποτελεί την παγκόσμια οργάνωση του συγκεκριμένου πεδίου. Ετσι μπόρεσα να δω από κοντά όλα όσα συμβαίνουν στον τομέα σε παγκόσμιο επίπεδο. Αυτό που μπορώ να πω μέσα από τη γνώση που απέκτησα είναι ότι υπάρχουν μεγάλες υποσχέσεις από τις διαφορετικές ομάδες που ασχολούνται με τη βιοτεχνολογία για την αναγέννηση όχι μόνο ιστών αλλά ακόμη και οργάνων. Ορισμένες τεχνολογίες βασισμένες σε αυτή τη φιλοσοφία κυκλοφορούν ήδη και πιστεύω ακράδαντα ότι είναι θέμα χρόνου ώσπου οι υποσχέσεις να μετατ