Eucomis autumnalis to coś więcej niż tylko roślina - może odegrać rolę w inżynierii biomedycznej. Gurcharan Singh/Shutterstock

W ostatnich latach nastąpił wzrost liczby technik inżynierii biomedycznej, które mogą przywracać utracone tkanki i kości. Jeśli na przykład byłeś w wypadku samochodowym, istnieją sposoby na przywrócenie lub naprawę utraconej części ciała lub uszkodzonych tkanek. Czasami pacjenci będą poddawani rekonstrukcji chirurgicznej; czasami będą wyposażone w urządzenia medyczne, takie jak płytki w kolanach lub biodrach.

Ale te podejścia mają ograniczenia. Jednym z nich jest to, że stalowa płyta nie może tak naprawdę naśladować funkcji uszkodzonych tkanek lub utraconych kości, więc możesz stracić mobilność i elastyczność. Innym jest to, że techniki te często wiążą się z wieloma bolesnymi operacjami i długimi pobytami w szpitalu. To nie tylko kosztuje indywidualnego pacjenta dużo czasu i pieniędzy; to również miejsca obciążenie na kraj system opieki zdrowotnej i jego ekonomii.

Istnieje alternatywa: inżynieria tkankowa i medycyna regeneracyjna. Proces ten rozpoczął się około trzy dekady temu i często opiera się na istniejących odkryciach, aby przetestować nowe podejścia. Ma na celu reaktywację procesów biologicznych w celu wytworzenia produktów, które mogą pomóc w regeneracji kości i utracie tkanki spowodowanej urazem.

Jesteśmy wśród badaczy pracujących w tym obszarze. Uważamy, że rośliny lecznicze mogą zawierać przynajmniej część odpowiedzi na opisane powyżej ograniczenia. Zbadaliśmy dwie rośliny powszechnie używane przez tradycyjnych południowoafrykańskich uzdrowicieli i zielarzy do leczenia złamań kości i łagodzenia bólu spowodowanego chorobą zwyrodnieniową stawów.

Nasze studia dały pozytywne wyniki w laboratorium. Sugeruje to, że związki pozyskiwane z tych roślin leczniczych mogą stanowić cenny sposób wspierania regeneracji kości i utraty tkanek u osób po urazach.

Jak to działa?

Inżynieria tkankowa i medycyna regeneracyjna opierają się na współpracy trzech kluczowych wymagań: sygnałów z tkanek i narządów ciała, reagujących komórek macierzystych i rusztowań.

Rusztowania to materiały, które współpracują z systemami biologicznymi w celu oceny, leczenia, wzmacniania lub zastępowania dowolnych tkanek lub funkcji organizmu, takich jak dojrzałe komórki macierzyste kości, chrząstki, komórki skóry oraz komórki mózgowe i neurony.

Rusztowania te mają na celu naprawę lub modyfikację zachowania fazy komórkowej – to znaczy reakcji komórek podczas procesów rozwojowych, takich jak formowanie kształtu. Rusztowania służą również jako szablony, kierujące rozwojem nowych tkanek, pokazując im właściwą drogę i upewniając się, że komórki otrzymują potrzebne im składniki odżywcze. Jednak większość biomateriałów używanych na rusztowaniach stosowanych w warunkach klinicznych nie spełnia wszystkich tych kryteriów.

Dlatego naukowcy szukają alternatyw. I tu właśnie wkraczają rośliny lecznicze.

Obiecujące rośliny

Rośliny lecznicze od dawna grają integralną rolę w wielu kulturach. Ich rola w konstruktach inżynierii tkankowej pozostaje w dużej mierze niezbadana. Ale biorąc pod uwagę, że rośliny lecznicze okazały się mieć wartość w gojenie się ran, farmaceutyki i terapie starzejące się, ma się rozumieć, że mogą być przydatne również w naszej dziedzinie.

Badania prowadziliśmy na wydziale nauk biomedycznych Tshwane University of Technology w RPA. Kraj to dom do jednej dziesiątej wszystkich gatunków roślin na świecie – to 25 000 znanych gatunków roślin. Skupiliśmy się na dwóch: Eucomis jesienny, potocznie zwana lilią ananasową i Pterocarpus angolensislub dziki teak.

Rodzaj Eucomis jesienny był używany do leczenia złamań od wieków. Dziś jest często używany jako ziołowy środek na regenerację pooperacyjną i gojenie się ran. Pterocarpus angolensis, W międzyczasie, wspomaga tworzenie chrząstki i reguluje kolagen, który jest substancją bogatą w ludzkie kości i chrząstki.

Połączyliśmy te rośliny z rusztowaniami i komórkami tłuszczowymi świni. Odkryliśmy, że dwie rośliny, które zidentyfikowaliśmy do laboratoryjnego testowania aktywowanych komórek ciała i zwiększonego tworzenia kości. W połączeniu z odpowiednimi sygnałami i komórkami macierzystymi wykonali również lepszą pracę rusztowania. I dobrze radziły sobie z gojeniem ran in vitro – czyli w laboratorium.

Kolejnym krokiem jest wykonanie prac na modelach zwierzęcych oraz na wielu innych roślinach leczniczych o podobnych właściwościach jak te, których używaliśmy.

Droga naprzód

To ekscytujące odkrycia, ponieważ sugerują, że włączenie roślin leczniczych o odpowiednich właściwościach do inżynierii biomedycznej może być dobrym sposobem na pokonanie ograniczeń obecnych podejść.

Po pierwsze, stosowanie roślin leczniczych może obniżyć koszty leczenia, ponieważ jest ono ekonomiczne i łatwo dostępne. Po drugie, może zapewnić, że pacjenci nie będą musieli spędzać tak długo w szpitalu po zabiegu ze względu na przyspieszenie tworzenia kości i aktywacji komórek, a ten kierunek badań ma dodatkową zaletę: boom gospodarczy w RPA.

Przewiduje się, że wartość rusztowań biomedycznych osiągnie wartość $ 1.5 mld do 2024 r. Jeśli okaże się, że niektóre z roślin leczniczych w RPA wspierają techniki inżynierii kości i tkanek oraz techniki regeneracji, kraj ten mógłby opanować przynajmniej część światowego rynku biomateriałów.

O autorach

Franca Nneka Alaribe, Postdoctoral Research Fellow na Wydziale Nauk Biomedycznych, Tshwane University of Technology oraz Keolebogile Shirley Motaung, profesor inżynierii tkankowej, Tshwane University of Technology

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.