Cukrzyca to dziś jedna z najpoważniejszych chorób przewlekłych na świecie. W Polsce zmaga się z nią ok. 3 mln osób, a kolejne setki tysięcy mogą pozostawać niezdiagnozowane. Dla wielu pacjentów oznacza to nie tylko konieczność stałego leczenia, ale także ryzyko poważnych powikłań, w tym trudno gojących się ran.

Jednym z najtrudniejszych problemów klinicznych są owrzodzenia stóp cukrzycowych. Z pozoru niewielkie uszkodzenia skóry mogą przekształcić się w przewlekłe rany, które nie zamykają się miesiącami, a czasem latami. Nawet 31 proc. pacjentów z takimi ranami ostatecznie wymaga amputacji.

Dlaczego obecne metody leczenia zawodzą?

W przebiegu cukrzycy dochodzi do uszkodzenia naczyń krwionośnych, co ogranicza dopływ tlenu i składników odżywczych do tkanek. Jednocześnie zaburzony jest proces angiogenezy, czyli tworzenia nowych naczyń, które normalnie wspierałyby gojenie. Równie istotna jest neuropatia cukrzycowa. Uszkodzenie nerwów sprawia, że pacjent traci czucie bólu, temperatury i ucisku. W praktyce oznacza to, że drobne urazy często pozostają niezauważone i nieleczone, a ciągłe obciążanie chorego miejsca dodatkowo pogłębia uszkodzenia.

Na to nakłada się nieprawidłowa odpowiedź układu odpornościowego. Zamiast przejść od fazy zapalnej do regeneracyjnej, organizm "blokuje się" w stanie przewlekłego zapalenia. Komórki odpornościowe, które powinny wspierać odbudowę tkanki, zaczynają ją uszkadzać, a proces gojenia zostaje zahamowany. W efekcie rana staje się środowiskiem podatnym na infekcje, które dodatkowo komplikują leczenie.

W leczeniu ran cukrzycowych od lat wykorzystuje się materiały biologiczne, które mają wspierać odbudowę skóry. Najczęściej pochodzą one ze skóry świń lub z ludzkich tkanek pobranych od dawców i poddanych obróbce. Problem w tym, że każde z tych rozwiązań ma poważne ograniczenia. Materiały zwierzęce mogą wywoływać reakcje immunologiczne lub nadwrażliwość, a także niosą ryzyko przeniesienia patogenów.

Z kolei tkanki ludzkie są ograniczonym zasobem i często pochodzą od starszych dawców, co oznacza niższy potencjał regeneracyjny. Dodatkowo różnice między dawcami powodują, że jakość materiału jest zmienna, a jego właściwości mechaniczne nie zawsze dobrze dopasowują się do tkanek pacjenta. To może spowalniać gojenie lub wręcz prowokować układ odpornościowy do odrzucenia materiału.

- Kiedy w produkcie znajdują się komórki, zawsze pojawiają się problemy - od transportu i przechowywania po reakcje immunologiczne. Jeśli materiał pochodzi od dawców, często jest starszy i ma ograniczone zdolności regeneracyjne. W przypadku produktów zwierzęcych zawsze istnieje ryzyko odrzutu lub przeniesienia patogenów - tłumaczy Feng Zhao z Texas A&M University.

Komórki jako narzędzie, nie składnik terapii

Zespół z Texas A&M zaproponował podejście, które odwraca logikę dotychczasowych terapii. Zamiast podawać pacjentowi komórki, wykorzystuje się je wyłącznie jako "fabryki" materiału biologicznego. Naukowcy hodują ludzkie komórki w warunkach laboratoryjnych i dostarczają im specjalnie zaprojektowane rusztowanie - strukturę przypominającą fundament domu. To właśnie ona decyduje o tym, jak komórki się organizują i jakie struktury tworzą.

- Dajemy komórkom coś w rodzaju fundamentu. One odpowiadają na tę strukturę i budują "dom". Jeśli rosną na płaskiej powierzchni, rozwijają się chaotycznie i nie tworzą tego, czego potrzebujemy. Dzięki rusztowaniu możemy je poprowadzić w konkretnym kierunku - wyjaśnia Zhao.

W ten sposób powstaje uporządkowana, trójwymiarowa struktura bardzo zbliżona do naturalnej skóry, tzw. spleciona macierz zewnątrzkomórkowa (interwoven extracellular matrix). Najważniejszy element tej technologii następuje jednak później. Gdy struktura jest gotowa, komórki są całkowicie usuwane.

- Kiedy komórki zbudują strukturę, po prostu je usuwamy. Zostaje czysty materiał biologiczny. Ta struktura służy potem jako organizator dla komórek pacjenta. Z czasem ulega przebudowie i jest zastępowana przez naturalną tkankę - mówi Zhao.

Dzięki temu eliminuje się jedno z największych wyzwań medycyny regeneracyjnej - ryzyko odrzutu i problemy z kompatybilnością biologiczną.

To nie jest zwykły opatrunek

Po nałożeniu na ranę materiał nie działa ani jak klasyczny opatrunek, ani jak przeszczep. Nie dostarcza nowych komórek, ale tworzy środowisko, które "uczy" organizm, jak odbudować tkankę. Struktura kieruje zachowaniem komórek pacjenta, wspiera tworzenie nowych naczyń krwionośnych i pomaga wygasić przewlekły stan zapalny.

Badania opisane w Acta Biomaterialia pokazały, że już po 14 dniach od zastosowania opatrunku komórki układu odpornościowego zmieniają swoje działanie - z prozapalnego na regeneracyjne. To jeden z kluczowych etapów skutecznego gojenia.

Na razie materiał jest wytwarzany w warunkach laboratoryjnych, co ogranicza jego dostępność i może prowadzić do różnic między partiami. Zespół planuje jednak przejście na produkcję w bioreaktorach. Takie systemy pozwalają kontrolować warunki mechaniczne i chemiczne, w jakich rosną komórki, co umożliwia tworzenie bardziej jednorodnych i powtarzalnych struktur.

Czytaj także:

Ta cukrzyca niszczy naczynia mimo "dobrego cukru"

USA: Insulina raz w tygodniu już dostępna