Advances in Bone Tissue Engineering

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Skador på skelettet kan uppstå efter bl.a. olyckor, tumörkirurgi eller strålning. Ofta är sådana skador mycket handikappande då de påverkar kroppens funktion, stabilitet och utseende. Om benvävnad saknas eller måste bytas ut använder man sig idag av mikrokirurgiska metoder, där man flyttar kroppseget ben från ett ställe till ett annat. Tyvärr innebär detta att man skapar en ny bendefekt, om än på ett mindre känsligt ställe. Det finns inte heller alltid rätt storlek, form och kvalitet av ben att tillgå och därför skulle det vara ett stort framsteg om man kunde framställa skräddarsydd benvävnad på annat vis. Idag finns förhoppningar om att kunna konstruera nya skelettdelar, i eller utanför kroppen, med hjälp av kroppsegna celler tillsammans med lämpliga bärarmaterial och stimulerande tillväxtfaktorer. Ett fåtal utvalda patienter har genomgått rekonstruerande kirurgi med hjälp av dessa principer men det finns fortfarande alltför många brister och frågetecken för att kunna använda tekniken rutinmässigt. Bland annat är den benbildande processen mycket tidskrävande, vilket innebär försenade rekonstruktioner efter traumatiska skador och tumörkirurgi. Därtill är storleken och kvaliteten på det bildade benet bristfälliga eftersom benet initialt saknar fungerande blodkärl och en etablerad blodförsörjning. Detta projekt har haft för avsikt att optimera och effektivisera den benbildande processen, att förbättra förutsättningarna för kärlförsörjning av det bildade benet samt att introducera nya koncept och perspektiv inom området. I det första delprojektet påvisades att det går att odla benbildande celler på materialet hydroxyapatit och att man därigenom kan använda sig av materialet som cellbärare. Hydroxyapatit är ett kalciumfosfat som liknar den icke-organiska komponenten i naturligt ben och har med viss framgång används som bensubstitut. Resultaten från den första studien innebär att celler kan transplanteras tillsammans med hydroxyapatit och därmed underlätta att materialet läker in och ersätts av ben. Vidare konstaterades att cellernas förmåga att fästa till och växa på hydroxyapatit till viss del kan förbättras då man förbehandlar materialet med cellvänliga molekyler. I den andra studien förbättrades stamcellers tillväxthastighet genom att en bromsande gen (p21) tillfälligt blockerades med hjälp av s.k. inhiberande RNA. Resultaten från studien visade bland annat att cellernas antal i den experimentella gruppen efter en vecka var cirka tre gånger högre än bland kontrollerna. Dessa fynd utgör en modell för hur man tidsmässigt kan effektivisera den benbildande processen genom att cellernas delningshastighet ökas. I den tredje studien manipulerades stamceller med hjälp av virus till att öka utsöndringen av benbildande och kärlstimulerande tillväxtfaktorer. En intressant interaktion upptäcktes. Den kärlstimulerande faktorn VEGF visade sig hämma stamcellernas förmåga att producera den benstimulerande faktorn BMP2. Detta ger ny insikt i cellers förmåga att utsöndra flera tillväxtfaktorer samtidigt och 43 understryker vikten av att beakta potentiella interaktioner mellan tillväxtfaktorer i dessa sammanhang. I det sista delarbetet konstruerades ett benhinneliknande material. Alla kroppens ben omges av en benhinna, som innehåller benbildande celler och utgör en fysisk barriär mot omkringliggande vävnad. Den skapade benhinnan framställdes genom att stamceller, som genetiskt manipulerades till att utsöndra den benstimulerande faktorn BMP2, odlades på ett tunt bärarmaterial. Det cellbärande materialet visade sig kunna inducera bennybildning i muskel på mus och bidrog på ett avgörande sätt till läkning av en skapad bendefekt i käke på råtta. Tillsammans har dessa studier lett till viktiga insikter om cellers beteende och andra processer som är involverade då man framställer ben med hjälp av vävnadsteknik. Flera av fynden kan leda till nya studier och har potential till utveckling av kliniskt användbara metoder och produkter.