Zastosowania grafenu w medycynie regeneracyjnej

Medycyna regeneracyjna łączy wiedzę m.in. z inżynierii tkankowej i biologii molekularnej, mających na celu wspomaganie gojenia, regeneracji i naprawy komórek i narządów. Niestety, mimo jej szybkiego rozwoju wciąż nie opracowano skutecznej metody leczenia i substytucji uszkodzonej tkanki serca powstałej w wyniku zawału. Projekt biomedycznego zastosowania grafenu może się okazać przełomem.

Schorzenia układu krążenia należące do chorób cywilizacyjnych XXI w. są jedną z głównych przyczyn śmiertelności w krajach wysoko rozwiniętych. W Polsce są odpowiedzialne za mniej więcej połowę zgonów, przy czym najwyższy odsetek stanowią zawały mięśnia sercowego.

Obecnie wiele nadziei w terapiach chorób układu sercowo-naczyniowego budzą badania związane z wykorzystaniem komórek macierzystych oraz ich pochodnych, które mogą się okazać alternatywną terapią regeneracji serca.

Prof. Ewa Zuba-Surma z Zakładu Biologii Komórki Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytet Jagiellońskiego jest pomysłodawcą i kierownikiem innowacyjnego projektu dotyczącego zastosowania grafenu jako podłoża do hodowli komórek macierzystych dla celów regeneracji tkanek mięśnia sercowego.

Uczona swoją przygodę z medycyną regeneracyjną rozpoczęła w Zakładzie Transplantologii Collegium Medicum UJ, zaś doświadczenie w zakresie biologii komórek macierzystych oraz ich zastawaniu w regeneracji tkanek zdobywała na stażu podoktorskim na Uniwersytecie w Louisville w USA. Po powrocie do kraju utworzyła zespół badawczy realizujący projekty naukowe. Aktualnie kieruje projektem pt. :„Optymalizacja złożonych biokompatybilnych rusztowań opartych o grafen oraz zdefiniowane populacje komórek macierzystych dla celów regeneracji tkanek” finansowanym ze środków NCN. Badania mają na celu opracowanie optymalnej metody otrzymywania pochodnych grafenu dla regeneracji tkanek miokardium.

Grafen jest polską technologią i powinniśmy poszukiwać jak najlepszego zastosowania tego materiału. Nasz projekt jest jednym z pierwszych poświęconych poszukiwaniom biomedycznych zastosowań grafenu w medycynie regeneracyjnej. Dotychczas udało nam się uzyskać wiele ciekawych wyników w warunkach in vitro. Zaobserwowaliśmy, że hodowla na podłożu grafenowym wpływa na zwiększenie pewnych funkcji komórek macierzystych. To niezwykle istotne, bo komórki macierzyste wykorzystujemy głównie po to, aby zastąpić inne komórki w uszkodzeniu oraz stymulować endogenne mechanizmy naprawcze – mówi prof. Zuba-Surma.

Nowatorski aspekt projektu zakłada także modyfikację podłoży grafenowych w kierunku ich biofunkcjonalizacji. Modyfikacja pod względem funkcjonalnym sprawia, że efektywniej wspomagają komórki w regeneracji.

Aktualnie naukowcy przygotowują się do testów w modelach przedklinicznych, jest to bezpośredni krok w kierunku późniejszej potencjalnych aplikacji u pacjentów.

Prace realizowane są we współpracy z Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie. To pierwszy wspólny projekt biotechnologów z grupą inżynierów biomateriałów w obszarze wykorzystania grafenu w naprawie tkanek, który jednocześnie stał się podwaliną do pracy przy kolejnych projektach.

Jadwiga Pasiut