Lietuvos mokslininkai siekia visiškai atkurti žmogaus kaulus

Tai pirmasis lietuviškas iš celiuliozės sukurtas kaulo pakaitalas odontologinėms kaulo atkūrimo operacijoms, gavęs pavadinimą „Cell’in“, rašoma KTU pranešime spaudai.

Pirmąją oficialiai dokumentuotą kaulo bloko persodinimo operaciją atliko olandų chirurgas Jobas van Meek’renas 1668 metais. Jis sužeistam kareiviui užpildė kaukolės kaulo defektą šuns kaukolės kaulo bloku. Įdomu tai, kad šis kaulo pakaitalas buvo pašalintas po dvejų metų paties paciento reikalavimu. Kodėl? Jis tiesiog vėl norėjo lankytis bažnyčioje, nuo kurios buvo atskirtas už tokią sunkią nuodėmę.

Kaulo atkūrimas – viena dažniausių operacijų

Šiandien kaulo atkūrimo procedūros yra viena dažniausiai atliekamų audinio transplantavimo operacijų ir populiarumu nusileidžianti tik kaulo čiulpų transplantacijai. Todėl kaulo pakaitalų poreikis šioms operacijoms yra milžiniškas ir nuolat didėjantis.

Tuo užsiima startuolis „Biomė“, kurio centre – KTU mokslininkė, Cheminės technologijos fakulteto Polimerų chemijos ir technologijos katedros profesorė ir jos vadovaujama mokslininkų grupė, dirbanti petis petin su Lietuvos sveikatos mokslų universiteto (LSMU) Veido ir žandikaulių chirurgijos klinikos profesoriaus Gintaro Juodžbalio vadovaujama akademine chirurgų-rezidentų komanda. Būtent šie žmonės sukūrė unikalios sudėties kompozitą.

Jis sudarytas iš gamtinio polimero – celiuliozės ir hidroksiapatito, savo struktūra ir savybėmis atitinka natūralų kaulą ir neturi analogų Lietuvoje.

Gelbsti uždelsusius implantuotis dantis

Kaulo pakaitalas – tai nuosavas, donoro arba dirbtinis kaulas, kuriuo chirurgai užpildo kaulo defekto vietą. Kai dėl traumos ar ligos kaulas yra pažeidžiamas, jis ima silpnėti ir nykti. Žandikaulio kaulas gali nykti netgi tinkamai ir laiku neišgydžius dantų šaknų kanalų, tuomet jo tiesiog nepakanka dantų implantui įsriegti. Čia į pagalbą ateina mokslininkai ir chirurgai.

Odontologijoje kaulo pakaitalai naudojami kaulo regeneracijos operacijoms, siekiant atstatyti trūkstamą žandikaulio kaulą dantų implantavimui atlikti. Kaulo defektai gali atsirasti dėl įvairių priežasčių: traumos, cistų ar auglių šalinimo operacijos, jei ilgai neištraukiami klibantys dantys, negydant dantų šaknų kanalų, o taip pat paveikti ligos, pvz., periodontito.

Kai žandikaulio kaulo nepakanka dantų implantui įsriegti, reikalinga kaulo priauginimo operacija, kurią atlieka chirurgas odontologas. Būtent jis parenka tinkamiausią kaulo pakaitalą. Pacientui tokių sprendimų priimti nereikia.

Naudoja ne sintetines, o organines medžiagas

„Kurdami šį inovatyvų kaulo pakaitalą, mes naudojome ne sintetinius, o gamtinius polimerus – pvz., celiuliozę. Ji sunkiai nyksta žmogaus organizme, nes čia nėra ją skaldančių fermentų – celulazių, bet po ilgesnio laiko ji rezorbuojasi. Celiuliozė yra necitotoksiška, pasižymi biosuderinamumu, ant jos gerai adsorbuojasi ir dauginasi ląstelės, o kaulo poros tarpusavy susisiekiančios, todėl užtikrina maistinių medžiagų ir metabolitų transportą“, – celiuliozės privalumus išskiria J. Liesienė.

Profesorė aiškina, kad tai reiškia, jog kaulo pakaitalo blokelis išliks pakankamai ilgai, kad susiformuotų kraujagyslių tinklas bei ataugtų kaulas defekto vietoje, tačiau laikui bėgant įdėtas svetimkūnis išnyks, nepalikdamas jokių žmogui kenksmingų irimo produktų. Be to, išgauta kaulo pakaitalo porėta struktūra pilnai atitinka žmogaus kaulo morfologijai.

„Cell ‘in” atstovai teigia, kad pakaitalas padeda ne tik veiksmingai sumažinti sudėtingų ir brangių dantų implantavimo procedūrų laiką, kainą, bet ir pacientų nepasitenkinimą.

Ateities planuose – visiškas kaulų atstatymas

Mokslininkai, sukūrę ši kaulo pakaitalą suprato, kad šio išradimo be komercializavimo nepavyks perduoti žmonėms. Siekiant komercializuoti šiuos mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros (MTEP) rezultatus įkurtas startuolis – bendrovė „Biomė“, gavusi Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) finansavimą pagal Valstybinės studijų, mokslinių tyrimų ir eksperimentinės (socialinės, kultūrinės) plėtros 2013-2020 metų plėtros programą.

„Biomė“ kuria pažangius kaulo pakaitalai ateityje leis pilnai atstatyti trūkstamą kaulą, nepriklausomai nuo defekto vietos dydžio.

Kitaip, nei priimta praktikoje, įmonė kuria ne kaulo pakaitalus granulėmis, o 3D blokais, kuriuos chirurgas skalpeliu pats gali pjaustyti ir formuoti pagal reikalingus parametrus.

Tai leis pilnai užpildyti visą kaulo defekto vietą, o per makroporėtą kaulo pakaitalo matricą lengvai praaugs paciento kraujagyslės, formuodamos reikiamą tinklą. Tai paskatins nuosavo paciento kaulo augimą, kaulo pakaitalas palaipsniui rezorbuosis ir išnyks. Jo vietoje bus naujas, tvirtas nuosavas paciento kaulas.

Reikia įrodyti, kad išradimas veikia

„Be abejo, pagrindiniu mūsų vystomu projektu išlieka celiuliozės/hidroksiapatito kaulo kompozito komercializavimas pagal turimą jungtinės veiklos sutartį su KTU. Tai mūsų prioritetinis, didžiausią įdirbį turintis projektas. Tačiau mes intensyviai vystome ir kelis kitus itin perspektyvius projektus“, – pirmųjų veiklos metų rezultatais dalijasi „Biomės” direktorė Kristina Liesė.

Jos teigimu, įkurti aukštųjų technologijų įmonę yra didelis žingsnis ir nemaža atsakomybė.

„Kitaip nei IT srityje, biomedicinoje neužtenka turėti gerą idėją ir potencialą sparčiai augti. Dar reikia įrodyti, kad tavo idėja veikia. Tam turime atlikti išsamius, sudėtingus ir labai brangius in vitro ir in vivo tyrimus. Kai kurie iš jų yra unikalūs, atliekami tik Šveicarijoje. Be to, kol įmonė neturi patirties ir nepasiekė finansinio stabilumo, tenka nuolat įrodinėti, kad esi perspektyvus, vertas pasitikėjimo, kad šiandien tavo įmonės turtas yra ne įdarbintų žmonių kiekis, o jų kuriama pridėtinė vertė“, – pasakoja K. Liesė.

Jau sulaukė tarptautinio pripažinimo

Šiandien „Biomė“ džiaugiasi puikiais rezultatais INOVEKS projekte, stažuote Akrono (JAV) verslo akseleratoriuje, MITA ir LR Švietimo ir mokslo bei Ūkio ministerijų apdovanojimais už MTEP rezultatų komercinimą ir perspektyviausią technologinio verslo idėją.

Bene didžiausias tik prieš metus įkurtos bendrovės pasiekimas – ji jau yra tarp 50 perspektyviausių pasaulio aukštųjų technologijų startuolių. Tokio įvertinimo sulaukta iš Silicio slėnio (JAV), paskelbus „TiE50 TOP Startup 2015“ įmones. Kasmet dėl šio įvertinimo susikauna tūkstančiai startuolių iš viso pasaulio. Tikimybė būti pastebėtiems ir patekti į šį prestižinį sąrašą yra vos 5 proc.

„Mūsų žiniomis, esame pirmoji biomedicinos technologijų įmonė iš Lietuvos, įveikusi aukštus atrankos barjerus. Viena iš strateginių mūsų įmonės užduočių yra užsienio partnerių paieška. Mums, mažiems ir veržliems, tokia partnerystė yra gyvybiškai reikalinga“, – sako K. Liesė.